Biochémia - veda o zložení a transformácie hmoty

Po celú dobu životnosti niektorého z organizmov, ktoré obývajú našu planétu, jeho orgány a tkanivá sa vykonáva plynule komplexné reťazec rôznych chemických transformáciou. Žiadny organizmus môže existovať bez úzkej súčinnosti s okolitým prostredím, z ktorého dostane potrebné živiny. Telo spracováva tieto látky a vyzdvihuje tie, ktoré nie sú nutné. To nezostáva konštantný a látky, ktoré tvoria telo rastlinného, ​​živočíšneho alebo mikroorganizmus

Každý mnohobuněčného organizmu začína svoj život s zárodočné bunky. Po opakovaných delenie buniek, vytvorených pre dospelých jedincov, zahŕňajúce miliardy z nich. Samozrejme, že tieto miliardy buniek, sú vytvorené plynule prebiehajúce v živých bunkách syntézu nových molekúl zlúčeniny na intracelulárnu štruktúry a fungovania týchto štruktúr poskytujú. Po celú dobu trvania bunky rozkladá časť týchto štruktúr a nahradiť ich novými.

Procesy syntézy a rozkladu nedochádza náhodne, a najmä je prísne regulovaná sekvencia: každý kaz časť buniek sprevádzaná tvorbou novej častice, vykonávajúci rovnakú funkciu, rovnakú funkciu. Takže každý subjekt pre život si zachováva svoj vlastný tvar, chemické zloženie a vlastnosti.

Tieto komplexné transformácie dochádza v tkanivách živého organizmu a sú základom živého tela, ako sú výživa, rast, vývoj, reprodukciu, pohybu, absorpciu a vypúšťanie látok, dýchanie a fermentácie. Podstatou týchto procesov, skúma vedu, ktorá sa nazýva Biological Chemistry alebo v skrátenej forme, biochémie.

V obývacej telesné biochemické procesy postupovať veľmi rýchlo, omnoho rýchlejšie, než sa vyskytujú tie isté transformácia mimo životné prostredie v skúmavke alebo kadičky. Napríklad pri dýchaní v rastlinných tkanivách je intenzívny rozklad cukru, ukončenie tvorby oxidu uhličitého a vody. Tento proces prebieha v každej bunke rastliny a nie je ukončený aj pri relatívne nízkej teplote. Avšak, to je dobre známe, ako moc teplo rovnaký cukor, aby bolo spáliť telo produkovať rovnaké konečných produktov reakcie.

Faktom je, že in vivo transformácia látok prispievať k osobitným proteínových látok, - enzýmy, produkovaný v bunke. Tieto látky majú pozoruhodnú vlastnosť: zvyšujú rýchlosť niektorých biochemických reakcií v poriadku desiatok miliónov časov. Bez enzýmov, tieto reakcie by sa tak pomaly, že sme nemohli zabezpečiť intenzívny proces vitálne činnosti.

Život tela sa dramaticky zmení, ak je aktivita enzýmov, ktoré sú vo svojich bunkách, je ťažké pre toho či onoho dôvodu. Napríklad proces dýchania v suchých semien je veľmi slabá, ako pre aktívny enzýmovej aktivity nie je dostatok vody. V týchto semien priebehu niekoľkých hodín po ich hydratačné aktivitu enzýmov a tak dýchanie zosilnený v stovkách a tisíckrát.

Ako už bolo spomenuté, v zariadení pri procese dýchania cukru alebo iných komplexných organických látok rozkladať na vodu a oxid uhličitý. Tieto procesy sú veľmi zložité, a oni sa skladajú z veľkého počtu individuálnych reakcií prebiehajúcich za účasti mnohých rôznych enzýmov. Komplex sa rozkladá organický materiál do jednoduchších anorganických a organických zlúčenín, ktoré sú používané v bunkách pre jeho činnosť. Prečo potrebujeme tento proces? Biochemici ukázali, že pre normálny rast a vývoj organizmov je potrebné veľké množstvo energie. Bola to práve táto energia a je prepustený v procese dýchania. Počet medziproduktov reakcií v dýchacích procese môžu byť rôzne, ale to je veľmi dôležité, že je vždy dostatočne veľký. To umožňuje, aby bunka "riadiť" Rýchlosť oxidácie a lepšie využívať uvoľnenej energie.

Keď sme sa spáliť cukor obsiahnutý v tom, uvoľní sa energia vo forme tepla a rozptýli. Ak sú všetky energia obsiahnutá v dýchacej materiálu, vybral naraz, v živej bunke prišlo akési "explózie", ktorá by nevyhnutne spôsobil smrť buniek. Alebo, v každom prípade, že bunky nemohli byť k ničomu použitie takého veľkého množstva energie uvoľnenej v rovnakom čase. Väčšina z nich by bol nenávratne stratený. V tele, rovnako je postupný, prísne regulovaný proces. Na každom mieste komplexným reťazcom chemických reakcií je pridelená len malé množstvo energie, že sa bunky okamžite obchody, zvyčajne vo forme špecifických zlúčenín, ktoré obsahujú kyselinu fosforečnú (napr., Adenosintrifosfát - ATP).

Video: Biochémia

Tieto látky predstavujú druh "paliva", ktoré bunka je potom spotrebovaný, výrobu rôznych typov "práce". Napríklad energia paliva používajú na absorpciu vody a minerálov koreňovými systémy rastlín, pre všetky možné reakcie tvorby (syntéza) komplexných organických látok, a tak. D.

Veľký význam pre fungovanie tela majú rôzne medziprodukty, ktoré vznikajú pri dýchaní. Mnoho z nich je použitie vhodných enzýmov sú zapojené do rôznych biochemických reakcií, v ktorej bunka buduje cytoplazmu, nahradí výfukové strane, vytvára materiály pre výstavbu nových buniek a orgánov.

V dôsledku čoho sa energia vyrába komplexné organické látky v živých bunkách? Biochémia bude reagovať na túto otázku. Universal je hlavným zdrojom energie, v dôsledku čoho je život - je slnko. Prostredníkom medzi Slnkom a život svetovej populácie, sú zelené rastliny. zelená listová spáchal proces, väzba, podľa Timirjazevova existencia celého organického sveta k Slnku - fotosyntéza (Pozri. Článok. "Aká je štruktúra a jej zelených rastlín").

Vedci majú tendenciu preniknúť hlboko do tajov fotosyntézy, aby sa učili, ako hrať procesy organickej hmoty z anorganickej umelo v laboratóriu, a to bez účasti zelených rastlín. Niet pochýb o tom, že to bude veľmi náročná úloha nakoniec vyriešený.

To znamená, že vlastnosti rastliny, jeho schopnosti absorbovať živiny, za použitia slnečnej energie, a rôzne látky sa hromadia v tkanivách je úzko spojený s aktivitou enzýmu. Z tohto dôvodu, zvýšenie produktivity, rast produktivity zariadenia do značnej miery závisieť na zlepšenie jeho enzýmového systému. Vedci zistili, že množstvo sacharidov v nahradení rastlinných orgánov - korene, hľuzy - závisí od vlastností enzýmov, ktoré kontrolujú cukry transformácie. Čím vyššia je schopnosť enzýmov urýchliť transformáciu zemiakov jednoduchých cukrov do škrobu, tým viac sa hromadí v hľuze.

Plody moderných odrôd stolného melón obsahuje 8-10% cukru a ovocia divokého predka melóna - iba 1%. Repa spracované v cukrovaroch, obsah cukru je 18 až 22%, pričom jeho korene prarodičov obsahuje len 3-4% cukru. Štúdie preukázali, že toto je výsledok dobre definovaných zmien v metabolizme voľne rastúcich rastlín, z ktorých moderné kultúrne formy vznikli. Po preštudovaní týchto procesov, vedci môžu meniť vlastnosti rastlín. Sovietske vedci, napríklad podarilo vytvoriť semien slnečnice, ktoré obsahujú viac ako 50% olej, tabak odrody, ktoré sú odolné proti infekcii vírusom tabakovej mozaiky a hniloby koreňov pšenice odrody, ktoré nie sú ovplyvnené hrdze a ďalších chorôb.

Je známe, že okrem proteíny, by mali byť zahrnuté tukov a sacharidov v potravinách iných živých organizmov vitamíny (Pozri článok "Vitamíny".). Hlavným zdrojom vitamínov do potravín a krmív - rastliny, a to najmä rôzne druhy zeleniny a ovocia. Preto je dôležité vytvoriť rôzne druhy ovocia a zeleniny, najbohatší na vitamíny, nájdený v rastlinnej ríši nové zdroje vitamínov. Je tiež dôležité, aby navrhli spôsoby ukladania ovocia a zeleniny, v ktorých by boli zachované obsiahnuté vitamíny vo svojich tkanivách po dlhú dobu.

Mnoho bolo vykonané v tomto smere sovietskej biochémie. Štúdia o objasnenie biologickej role vitamínu C, ukázali viac vitamínu hodnotu alpských rastlín. Bolo zistené, že je veľmi bohatá na tento vitamín boky. Tam bol zvláštny odvetvia potravinárskeho priemyslu, spracovanie týchto plodov.

Mimoriadne veľkú úlohu v biochémii rozvoj ďalších odvetví potravinársky priemysel, spracovanie rastlinného materiálu. Pozoruhodné príklady tohto - čaj a tabak. Zo zeleného čaju alebo tabakových listov získaných produktov s novými vlastnosťami, ktoré neboli v surovine. V dôsledku biochemických reakcií listov látky týchto rastlín sú prevedené na iné látky, požadovanej osoby. Riadením týchto reakciách je možné zlepšiť vlastnosti vyrobených produktov, ako je farba, chuť a všetky chuti čaju.

Vinárstvo a pivovarníctvo už známe, že muži po tisíce rokov. Ale len nedávno dozvedel, akú úlohu enzýmy hrajú tu. V srdci tohto procesu starnutia vína, ktorý vyústil v nápoji sa stáva zvláštnu chuť, farbu a chuť, sú hlavne oxidatívny transformácie taníny. Oxidatívny enzýmy bobúľ nie sú aktívne, takže starnutie vína prebieha pomaly, po dobu niekoľkých rokov. Pridaním niektorých enzýmových prípravkov neschopný výrazne urýchliť proces (až niekoľko mesiacov) a zároveň zlepšiť kvalitu vína.

Video: biochémie. Proteíny. Sme skonštruovať polypeptidový reťazec

Rozmanité úlohy v lekárskej biochémie. Bolestivé poruchy v tele je vždy buď spôsobená alebo spolu s významným zmenám v metabolizme a ovplyvňujú zloženie a vlastností krvi, žlč a iných telesných tajomstvo. Biochemické vlastnosti krvi poskytuje obraz biochemických procesov v orgánoch a tkanivách, pomáha stanoviť diagnózu, zvoliť správny typ a dávku liečiv. početné biochemické štúdie hormónov produkovaných žliaz s vnútornou sekréciou boli vykonané. Detaily študovali hormónov nadobličiek, štítnej žľazy, spôsoby získavania im drogy a umelé syntézy niektoré z nich sú navrhnuté a spôsob lekárske použitie týchto fyziologicky aktívnej látky. Pankreasu hormón inzulín, ktorý je najúčinnejší pri liečbe závažné ochorenie - choroba z cukru (diabetes), a to nielen podrobne neskúmal, ale tiež syntetizované.

Veľký význam v medicíne kúpil antibiotiká - látky vyrobené v procese života v niektorých druhov mikroorganizmov. Tieto látky sú odvodené od mikroskopické huba a baktérie, alebo synteticky pripravené, patrí medzi najsilnejšie a účinných prostriedkov na boj proti infekčným (infekčných) ochorení spôsobených patogénnymi baktériami a vírusmi (pozri. článok "mikróby"A" vírusy "). Biochemici a lekári hľadajú nové, aktívnejší fyziologických látok. Tieto biochémie, znalosť metabolických procesov a riadenie pomáha nielen rozpoznať príroda choroby a zaobchádzať s nimi, ale tiež otvárajú cestu k vývoju spoľahlivých opatrení prevencie chorôb.

Najvýznamnejšie časť cytoplazmy, na základe svojej chemickej štruktúry - proteíny. Proteíny podieľajúce sa na výstavbe všetkých molekúl obsiahnutých v bunkových enzýmov. Mnoho enzýmov - čisté bielkoviny, enzýmy v proteíny asociované s inými chemickými zlúčeninami nazývaných aktívne skupiny alebo koenzýmy.

Každá proteínová molekula konštruovaná z aminokyselín, ktoré sú v súčasnej dobe známe, 20. rôzne proteíny sú zložené z odlišných aminokyselín. Okrem toho, jednotlivé proteíny sa veľmi líšia v zložení a počtom aminokyselín, ktoré sa skladajú z molekúl, ako aj poradie ich umiestnenie v častici proteínu. To vysvetľuje obrovskú škálu vlastností prírodných proteínov a ich veľkostí molekúl.

Mimoriadne veľké a rozmanité úlohu v živote všetkých organizmoch hrajú nukleovej kyseliny, ktoré sú tiež veľmi zložité chemické zlúčeniny. Ako časť buniek živých organizmov nájdené dva typy nukleových kyselín - desoxyribonukleové koncentruje najmä v jadrách buniek v chromozómov (pozri článok «dedičnosť» ..), a ribonukleová vyskytujúce sa v jadre a vo všetkých zložiek v cytoplazme.

Je dokázané, že proces syntézy proteínov priamo regulovaná zodpovedajúcimi enzýmami a nukleových kyselín obsiahnutých v bunkovom jadre a v cytoplazme a zloženie aminokyselín a ich poradie v proteínové molekuly sú určené výhradne štrukturálnych rysov nukleových kyselín. Nukleovej kyseliny v kombinácii s proteínmi podieľajúce sa na výstavbe mnohých z najdôležitejších enzýmov, ktoré riadia procesy bunkové dýchanie.

Vlastnosti štruktúry proteínov a nukleových kyselín, sú zodpovedné za ich extrémne vysoké chemické aktivity. Oni sú hlavné motory a regulátory konajú v obývacej procesoch bunkového metabolizmu.