Biochemia - nauka o składzie i przemiana materii

Przez cały czas trwania wszystkich organizmów, które zamieszkują naszej planecie, jego organów i tkanek jest przeprowadzane płynnie złożony łańcuch różnych przemian chemicznych. Nie organizm może istnieć bez ścisłej interakcji z otoczeniem, od którego otrzymuje niezbędne składniki odżywcze. Organizm przetwarza te substancje i podkreśla te, które nie są konieczne. To nie są stałe i substancje, które tworzą ciało roślin, zwierząt lub mikroorganizm. W każdej celi stale dzieje złożonych procesów chemicznych - metabolizm. Składniki odżywcze postrzegane organizmu ze środowiska, poddaje się procesom rozkładu (dysymilacja), w wyniku złożonych zmian zachodzących w komórkach, w przeliczeniu na substancję organizmu wymagane do życia (asymilacji). W tym samym czasie, ciało stale prowadzi się procesy rozkładu (dysymilacji), substancji należących do jego komórek.

Każdy wielokomórkowe organizm zaczyna swoje życie z komórki zarodkowej. Po wielokrotnym podziałów komórkowych utworzonych osobie dorosłej zawierający miliardy nich. Naturalnie, te miliardy komórek są utworzone przez przebiegające w sposób ciągły żywych komórek syntezę nowych cząsteczek związku do wewnątrzkomórkowego konstrukcji i działania tych struktur zapewnić. W ciągu życia komórki rozkłada część tych struktur i zastąpić je nowymi.

Procesy syntezy i rozkładu nie występuje losowo, a w szczególności jest ściśle regulowany sekwencji: każdy rozkład Część komórek towarzyszy powstawanie nowej cząstki, wykonując tę ​​samą rolę, taką samą funkcję. Więc każde ciało za życie zachowuje swoją naturalną kształtu, składu chemicznego i właściwości.

Te złożone przemiany występujących w tkankach żywego organizmu i stanowią podstawę do żywego organizmu, takiego jak żywienie, wzrost, rozwój, rozmnażanie, ruch wchłaniania i odprowadzania substancji, oddychanie i fermentacja. Istotą tych procesów, bada naukę, która jest wywoływana chemia biologiczna lub w postaci skróconej biochemia.

W salonie ciała procesy biochemiczne postępować bardzo szybko, o wiele szybciej niż występują same przemiany zewnątrz środowiska życia w probówce lub dzbanka. Na przykład, gdy wdychania tkanek roślinnych jest intensywne rozkładu cukru, kończąc wytwarzanie ditlenku węgla i wody. Proces ten zachodzi w każdej komórce rośliny, nie jest zakończony, nawet przy stosunkowo niskiej temperaturze. Jednak powszechnie wiadomo, ile do ogrzewania tego samego cukru, aby wypalić organizmowi produkować te same produkty końcowe reakcji.

Faktem jest, że przemiana substancji in vivo przyczyniają się do szczególnych substancji białkowych - enzymy wytwarzanego w komórce. Substancje te mają niezwykłe właściwości: zwiększają prędkość pewnych reakcji biochemicznych w dziesiątki milionów razy. Bez enzymów reakcje te byłyby dzieje się tak wolno, że nie mogliśmy przewidzieć intensywnym procesie życiowej aktywności.

Życie ciała zmienia się dramatycznie, gdy aktywność enzymów, które mają w swoich komórkach, jest trudne dla jednej lub innego powodu. Na przykład, proces oddychania suchych nasion jest bardzo słabe, co dla aktywnego aktywność ta nie jest wystarczająca ilość wody. W tych nasion w ciągu kilku godzin po ich aktywności enzymów uwodnienia, a tym samym oddychanie wzmacniany w setki i tysiące razy.

Jak już wspomniano, w cukru roślinnego proces oddychania lub inne złożone substancje organiczne ulegają rozkładowi na wodę i dwutlenek węgla. Procesy te są bardzo skomplikowane i składają się z dużej liczby poszczególnych reakcji zachodzących z udziałem różnych enzymów. Kompleks rozkłada się substancji organicznych na prostsze nieorganiczne i organiczne związki, które są wykorzystywane przez komórki do jej działania. Dlaczego trzeba ten proces? Biochemicy wykazały, że dla prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmów wymagana jest duża ilość energii. To właśnie ta energia jest uwalniana w procesie oddychania. Liczba pośrednich reakcji w procesie oddechowego mogą być różne, ale jest to bardzo ważne, że zawsze wystarczająco duża. Pozwala to na komórkę do „zarządzania” o rzeczywistej szybkości utleniania i lepszego wykorzystania uwolnionej energii.

Kiedy spalamy cukier, zawarty w nim energia jest uwalniana w postaci ciepła i rozproszeniu. Jeśli cała energia zawarta w materiale oddychania, wyróżniane na raz, w żyjąca komórka przyszedł do swego rodzaju „eksplozji”, która byłaby nieuchronnie spowodował śmierć komórek. Lub w każdym przypadku, komórki nie może być nic dobrego Zastosowanie tak dużej ilości energii uwalnianej w tym samym czasie. Większość z nich zostanie bezpowrotnie utracone. W organizmie, w tym samym jest stopniowy sposób ściśle regulowany. Na każdej z nich złożony ciąg reakcji chemicznych przydzielane tylko małą ilość energii, którą natychmiast komórek przechowuje, zwykle w postaci poszczególnych związków, zawierających kwas fosforowy (np trójfosforan adenozyny - ATP).

Wideo: Biochemia

Substancje te stanowią rodzaj „paliwa”, która komórka jest następnie zużywana, produkujących różnego rodzaju „praca”. Na przykład, energia paliwa stosowane w absorpcji wody i składników mineralnych przez układ korzeni rośliny, dla wszystkich możliwych reakcji tworzenia (syntezy) złożonej materii organicznej, itd. D.

Duże znaczenie dla funkcjonowania organizmu mają różne produkty pośrednie, które są utworzone podczas oddychania. Wiele z nich, stosując odpowiednie enzymy biorą udział w różnych reakcjach biochemicznych, w których komórka buduje cytoplazmy, zastępuje spalinowych, tworzenie materiałów do budowy nowych komórek i narządów.

Dzięki którym energia wytwarzana złożone substancje organiczne w żywych komórkach? Biochemia odpowie na to pytanie. Uniwersalny, głównym źródłem energii, dzięki którym życie - jest słoneczny. Pośredniczy pomiędzy Słońcem i życia ludności na świecie są rośliny zielone. zielony liść zaangażowana proces wiązania według Timiryazev istnienie całego świata organicznego Słońca - fotosynteza (Zob. Art. „Jaka jest struktura i zjada zielone roślin”).

Naukowcy mają tendencję do wnikania w głąb tajemnic fotosyntezy, aby nauczyć się grać procesy materii organicznej z nieorganiczną sztucznie w laboratorium, bez udziału zielonej rośliny. Nie ma wątpliwości, że będzie to bardzo trudne zadanie w końcu rozwiązany.

Tak więc, właściwości rośliny, jej zdolności do wchłaniania substancji odżywczych, z wykorzystaniem energii słonecznej i różne substancje gromadzą się w tkankach jest ściśle związany z aktywnością enzymu. Dlatego zwiększenie produktywności, wzrost produktywności roślin w dużej mierze zależy od poprawy swojego systemu enzymatycznego. Naukowcy odkryli, że ilość węglowodanów w wymianie narządów roślin - korzeni, cebulki, bulwy - zależy od właściwości enzymów, które kontrolują cukry transformacje. Im wyższa jest zdolność enzymów przyspieszenie transformacji ziemniaka prostych cukrów do skrobi, bardziej gromadzi się w bulwie.

Owoce nowoczesnych odmian tabeli arbuz zawiera 8-10% cukru, a owoce dzikiego przodka arbuza - tylko 1%. Buraki przetwarzane w cukrowniach, zawartość cukru wynosi 18 - 22%, a korzenie rodzicielskiego zawiera tylko 3-4% cukru. Badania wykazały, że jest to wynik dobrze zdefiniowanych zmian w metabolizmie roślin dziko rosnących, z których powstały nowoczesne formy kulturowe. Po przestudiowaniu tych procesów, naukowcy mogą zmieniać właściwości roślin. Radzieccy naukowcy, na przykład, udało się stworzyć odmiany słonecznika, które zawierają więcej niż 50% oleju, odmiany tytoniu, które są odporne na zakażenie wirusem mozaiki tytoniowej i zgnilizny korzeni odmian pszenicy, które nie zostały dotknięte przez rdzę i innych chorób.

Wiadomym jest, że oprócz białka, tłuszczów i węglowodanów w pożywieniu jakichkolwiek żywych organizmów powinny zostać uwzględnione witaminy (Patrz artykuł „witamin.”). Głównym źródłem witamin w żywności przez ludzi i zwierzęta - rośliny, a zwłaszcza odmiany warzyw i owoców. Dlatego ważne jest stworzenie różnorodnych owoców i warzyw, najbogatsze w witaminy, występujących w świecie roślin nowych źródeł witamin. Ważne jest również, aby opracować sposoby przechowywania owoców i warzyw, w którym zawarte witaminy w ich tkankach byłyby utrzymywane przez długi czas.

Wiele zostało zrobione w tym kierunku radzieckiej biochemii. Badania dotyczące wyjaśnienia biologicznej roli witaminy C, wykazały większą wartość witaminy alpejskich roślin. Stwierdzono, że jest bardzo bogate w tę witaminę biodrach. Była tam specjalna gałąź przemysłu spożywczego, przetwórstwa tych owoców.

Wyjątkowo dużą rolę w biochemii rozwoju innych sektorów przemysłu spożywczego, przetwórstwa materiału roślinnego. Wybitne przykłady tego - herbata i produkcji tytoniu. Z zielonej herbaty lub liści tytoniu otrzymanych produktów o nowych właściwościach, które nie były w surowcu. W wyniku reakcji biochemicznych z liści tych roślin substancjami są przekształcane w inne substancje, żądany osoby. Przez kontrolowanie tych reakcji, to jest możliwe, w celu poprawienia właściwości wytwarzanych produktów, takich jak kolor, smak, a wszystkie smaku herbaty.

Winiarstwa i warzenia już znane człowiekowi od tysięcy lat. Ale dopiero niedawno dowiedział się, jaką rolę odgrywają tu enzymy. W sercu procesu dojrzewania wina, w wyniku której napój staje się specjalny smak, kolor i aromat są głównie utleniającej transformacji tanin. Enzymy utleniające winogron jagody są nieaktywne, więc starzenie wina odbywa się powoli, przez kilka lat. Przez dodanie kilku preparatów enzymatycznych niezdolny znacząco przyspieszyć proces (do kilku miesięcy) i jednocześnie poprawić jakość wina.

Wideo: biochemii. Białek. Skonstruować łańcuch polipeptydowy

Diverse rolę w biochemii medycznej. Bolesne zaburzenia w organizmie jest zawsze albo spowodowane lub towarzyszą istotne zmiany w metabolizmie i wpływają na skład i właściwości krwi, żółci i innych tajemnic organizmu. Właściwości biochemiczne krwi zapewnia obraz procesów biochemicznych w tkankach i narządach, pomaga ustalić rozpoznanie, aby wybrać odpowiedni rodzaj i dawkę leków. Liczne badania biochemiczne hormonów wytwarzanych przez gruczołów dokrewnych przeprowadzono. Szczegóły badane hormonów nadnerczy, tarczycy, sposoby ich wytwarzania i leki sztucznego syntezę niektórych z nich, są projektowane i sposób wykorzystania medycznego te substancje fizjologicznie czynne. insulina hormon trzustki, który jest najbardziej skuteczny w leczeniu ciężkiej choroby - choroby cukru (cukrzycy), nie tylko badane szczegółowo, ale również syntetyzowane.

Duże znaczenie w medycynie zakupione antybiotyki - substancje produkowane w procesie życia w niektórych rodzajów mikroorganizmów. Substancje te pochodzą z mikroskopową grzyb i bakterii, albo wytworzone syntetycznie, są jednymi z najbardziej wydajnych i skutecznych sposobów zwalczania zakaźnych (zakaźnych) chorób wywoływanych przez chorobotwórcze bakterie i wirusy (patrz. Artykuł "mikroby„i” wirusy „). Biochemicy, lekarze szukają nowych, bardziej aktywnych substancji fizjologicznych. Są Biochemistry, znajomość procesów metabolicznych i zarządzania nie tylko pomaga rozpoznać natura choroby i je leczyć, ale również otwiera drogę do rozwoju niezawodnych środków dla zapobiegania chorobom.

Najważniejszą częścią cytoplazmy, w oparciu o jego strukturę chemiczną - białka. Białka uczestniczące w budowie różnych cząsteczek zawartych w enzymów komórkowych. Wiele enzymów - Czyste białka, enzymy z innych białek związanych z jakichkolwiek innych związków chemicznych zwanych aktywne grupy lub koenzymy.

Każda cząsteczka białka zbudowane z aminokwasów, które są znane obecnie do 20. Różne białka składają niepodobnych aminokwasów. Ponadto, poszczególne białka różnią się znacznie pod względem składu i liczby aminokwasów, które składają się z cząsteczek, a także w kolejności ich położenia w cząsteczce białka. Wyjaśnia to ogromną różnorodność właściwości fizycznych białek i ich wielkości cząsteczek.

Wyjątkowo duże i zróżnicowane rolę w życiu wszystkich organizmów odgrywają kwasu nukleinowego, które są bardzo skomplikowane związki chemiczne. Jako część komórek żywych organizmów znaleźć dwa rodzaje kwasów nukleinowych - deoksyrybonukleinowe, głównie w jądrach komórek w chromosomach (patrz artykuł «Dziedziczenie» ..) i rybonukleinowego występujące w jądrach i we wszystkich składników cytoplazmy.

Jest udowodnione, że proces syntezy białka bezpośrednio regulowany przez odpowiednie enzymy i kwasów nukleinowych zawartych w jądrze komórkowym i cytoplazmy oraz skład aminokwasów i ich kolejności w cząsteczce białka określane są w całości przez cechy strukturalne kwasów nukleinowych. kwasów nukleinowych w połączeniu z białek zaangażowanych w konstrukcji wielu z najważniejszych enzymów kontrolujących proces oddychania komórkowego.

Charakterystyka struktury białek i kwasów nukleinowych, są odpowiedzialne za ich wyjątkowo dużej aktywności chemicznej. Są to główne silniki i regulatory nastąpić w żywym procesów metabolizmu komórkowego.