Biohemije - nauka o sastavu i transformacija materije

Tokom trajanja bilo kojeg od organizama koji nastanjuju našu planetu, njenih organa i tkiva odvija se beskrajno složen lanac raznih kemijskih transformacija. No organizam može da postoji bez bliže interakcije sa okolinom, iz kojih se dobiva potrebne hranjive tvari. Tijelo obrađuje te supstance i ističe one koje nisu neophodne. To nije konstantan i tvari koje čine tijelo biljaka, životinja ili mikroorganizam. U svakoj od njegove ćelije stalno događa složen skup kemijskih procesa - metabolizam. Hranjivih tvari smatraju organizam iz okoline, prolaze propadanje procesa (deasimilacije) i kao rezultat kompleksnih promena koje se dešavaju u ćelijama, pretvaraju u supstancu organizma potrebne za život (asimilacija procesa). Istovremeno, tijelo se kontinuirano vrši procesima razgradnje (deasimilacije) supstance koje su dio svojih ćelija.

Svaki višećelijskog organizma započinje svoj život sa klica ćelija. Nakon ponovljenih ćelija divizija formirana porno pojedinačne čine milijarde njih. Naravno, ovi milijardi ćelija stvaraju kontinuirano proširuje u živim sintezi ćelijama novih molekula iz baze u intracelularne strukture i rad ovih struktura pružaju. Tokom trajanja ćelije rastavlja dio tih struktura i zamijeniti ih novima.

Procesi sinteze i raspadanja ne dešava slučajno, a posebno je strogo regulisane redom: svaki propadanje dio ćelija u pratnji formiranje nove čestice, koje obavljaju istu ulogu, istu funkciju. Tako da svaki organ za život zadržava svoj inherentne oblik, kemijski sastav i svojstva.

Ove kompleksne transformacije dešavaju u tkivima živih organizama, a predstavljaju osnovu živih tijela, kao što su ishrana, rast, razvoj, reprodukciju, kretanje, apsorpciju i ispuštanje supstanci, disanje i vrenje. Suština ovih procesa, ispituje nauka, koja se zove biološke kemije ili, u skraćenom obliku, biohemije.

U dnevnoj tijelo biohemijskih procesa nastaviti izuzetno brzo, mnogo brže nego što se javljaju isti transformacije izvan životne sredine u epruveti ili čašu. Na primjer, kada je disanje u biljnim tkivima je intenzivan razgradnje šećera, završava formiranje ugljen-dioksida i vode. Ovaj proces se dešava u svakoj ćeliji postrojenja i čak ne prestaje na relativno niskim temperaturama. Međutim, dobro je poznato koliko je za zagrijavanje iste šećera da ga izgori organizam da proizvodi isti krajnji proizvodi reakcije.

Činjenica je da se in vivo transformacije materije doprinose poseban protein materije - enzima, proizvedeni u ćeliji. Ove supstance imaju izuzetno svojstvo: oni povećati brzinu određenih biokemijskih reakcija u desetine miliona puta. Bez enzima, te reakcije će ići toliko sporo da nismo mogli osigurati intenzivan proces vitalnih aktivnosti.

Život tijela dramatično mijenja, ako je aktivnost enzima koji su u svojim ćelijama, teško za jednu ili drugog razloga. Na primjer, proces disanja u suhoj sjeme je vrlo slaba, kao i za aktivno aktivnost enzima nije dovoljno vode. U tim sjemena u roku od nekoliko sati nakon hidrataciju aktivnost enzima i na taj način disanje pojačan na stotine i tisuće puta.

Kao što je već spomenuto, u pogonu proces disanje šećera ili drugih složenih organskih materijala raspadaju u vodu i ugljični dioksid. Ovi procesi su vrlo komplikovani, a sastoje se od velikog broja pojedinačnih reakcija odvija uz učešće velikog broja različitih enzima. Kompleks razlaže organske materije u jednostavnije neorganskih i organskih jedinjenja koja se koriste od strane ćelija za svoje aktivnosti. Zašto je potrebno ovaj proces? Biokemičara su pokazale da je za normalan rast i razvoj organizama je potrebna velika količina energije. Bilo je to energija i se oslobađa u procesu disanja. Broj intermedijarnih reakcije u respiratornom proces može biti drugačiji, ali je vrlo važno da je uvijek dovoljno velik. To omogućava ćelije "upravljati" brzinu oksidacije i bolje iskoristiti oslobođene energije.

Kada smo spali šećer, koje su u njemu, energija se oslobađa u vidu toplote i rasipa. Ako su sve energije koja se nalazi u materijalu disanja, izdvojio odjednom, u dnevnoj ćeliji došao u neku vrstu "eksplozija", koji bi neminovno izazvalo smrt ćelije. Ili, u svakom slučaju, ćelije ne može biti bilo dobro iskoristiti tako veliku količinu energije pušten u isto vrijeme. Većina bi se nepovratno izgubljen. U organizmu, isto je postepeno, strogo reguliranih procesa. Na svakoj lokaciji složen lanac kemijskih reakcija se dodjeljuje samo malu količinu energije koja ćelije odmah trgovine, obično u obliku posebnih jedinjenja koja sadrže fosforne kiseline (npr adenozin trifosfat - ATP).

Video: Biohemija

Ove supstance predstavljaju neku vrstu "goriva", koja ćelija tada konzumira, proizvodeći različite vrste "posla". Na primjer, energija goriva u apsorpciji vode i minerala iz korena sistema biljaka, za sve moguće reakcije formiranja (sinteza) kompleksnih organske materije, i tako. D.

Od velikog značaja za funkcioniranje tijela imaju različite intermedijarnih proizvoda koji se formiraju tokom disanja. Mnogi od njih koristite odgovarajući enzimi su uključeni u različite biohemijskih reakcija, u kojoj je ćeliji gradi svoj citoplazmi, zamjenjuje ispušna strana, stvarajući materijala za izgradnju novih ćelija i organa.

Zbog čega energiju proizvedenu kompleksa organske materije u živim ćelijama? Biohemije će odgovoriti na ovo pitanje. Universal, glavni izvor energije, zbog čega je život - je sunce. Posreduje između Sunca i život svjetske populacije su zelene biljke. The zeleno lisnato posvećeni proces, obavezujući, prema Timiryazev, postojanje cijelog organskog svijeta Suncu - fotosinteza (Vidi. Čl. "Kakva je struktura i jede zelene biljne").

Naučnici imaju tendenciju da duboko prodre u tajne fotosinteze, kako bi se naučiti kako igrati procese organske materije iz neorganske umjetno u laboratoriju, bez učešća zelene biljke. Nema sumnje da će to biti vrlo težak zadatak na kraju riješen.

Prema tome, svojstva biljke, njegova sposobnost da apsorbiraju hranjive tvari, pomoću solarne energije i raznih supstanci akumuliraju u tkivima je usko povezano sa aktivnost enzima. Stoga, povećanje produktivnosti, porast produktivnosti biljaka u velikoj mjeri ovisi o poboljšanju svog enzimskog sistema. Naučnici su otkrili da je količina ugljenih hidrata u zamjenu biljnih organa - korijenje, gomolji - ovisi o svojstvima enzima koji kontroliraju šećer transformacije. Što je veća sposobnost enzima da se ubrza transformaciju krompira prostih šećera u škrob, više se akumulira u gomolja.

Plodovi modernih sorti stola lubenica sadrži 8-10% šećera, a plodovi divljeg pretka lubenice - samo 1%. Repe obrađuje na šećerana, sadržaj šećera je 18 - 22%, dok je svoje korijene deda sadrži samo 3-4% šećera. Istraživanja su pokazala da je to rezultat dobro definirane promjene u metabolizmu divljih biljaka iz kojih modernih kulturnih formi nastao. Nakon proučavanja tih procesa, naučnici mogu mijenjati svojstva biljaka. Sovjetski naučnici, na primjer, uspio stvoriti sorte suncokreta koje sadrže više od 50% ulja, duhan sorte koje su otporne na infekcije virus mozaika duvana i truleži sorti pšenice koje nisu pogođene rđa i drugih bolesti.

Poznato je da je, pored proteini, masti i ugljikohidrata u hrani bilo živih organizama treba uključiti vitamini (Vidi članak "Vitamini"..) Glavni izvor vitamina u ljudskom i hrane za životinje - biljke, a posebno razne povrća i voća. Stoga, važno je da se stvori razne voće i povrće, najbogatiji vitaminima, naći u biljnom svijetu za nove izvore vitamina. Također je važno da osmisli način za skladištenje voća i povrća, u kojem bi se održavala sadržane vitamine u svojim tkivima dugo.

Mnogo je urađeno u tom pravcu Sovjetskom biohemije. Studije o razjašnjenja biološku ulogu vitamina C, otkrila više vitamina vrijednosti alpskih biljaka. Utvrđeno je da je veoma bogat ovim vitaminom kukovima. Postojao je poseban ogranak prehrambene industrije, prerade te voća.

Izuzetno veliku ulogu u biohemije razvoja drugih sektora prehrambene industrije, postrojenja za preradu materijala. Značajni primjeri za to - čaja i proizvodnji duhana. Zelenog čaja ili duvana dobijeni proizvodi s novim svojstvima, koji nisu bili u sirovine. Kao rezultat biohemijskih reakcija lišća suštinu ove biljke se pretvaraju u druge tvari, željeni osoba. Kontroliranjem te reakcije, moguće je da se poboljša svojstva proizvedenih proizvoda, kao što su boja, aroma i svih ukus čaja.

Vinarstva i piva već se zna da čovjek hiljadama godina. Ali je tek nedavno saznao kakvu ulogu enzima igrati ovdje. U srcu proces starenja vina, što je rezultiralo u piću postaje poseban okus, boju i okus, uglavnom oksidativnih transformacija tanina. Oksidativnih enzima u grožđa bobice su neaktivni, tako da se vino starenja mjesto polako, za nekoliko godina. Dodavanjem nekih enzima pripreme nesposoban znatno ubrzati proces (do nekoliko mjeseci) i istovremeno poboljšati kvalitet vina.

Video: Biochemistry. Proteina. Gradimo polipeptid lanac

Raznolika ulogu u medicinske biohemije. Bolne poremećaje u tijelu uvijek bilo izazvana ili u pratnji značajne promjene u metabolizmu i utiču na sastav i svojstva krvi, žuči i druge tjelesne tajne. Biohemijske osobine krvi daje sliku biohemijskih procesa u organima i tkivima, pomaže da se uspostavi dijagnoza, odabrati pravu vrstu i dozu lijekova. su vođeni brojni biohemijske studije hormona koje proizvodi endokrinih žlijezda. Detalji studirao nadbubrežne hormoni, štitnjače, metode za dobijanje im drogu i umjetnih sintezu nekih od njih, su dizajnirani i način na medicinsku upotrebu ovih fiziološki aktivne supstance. Pankreasa hormon insulin, koji je najefikasniji u liječenju teške bolesti - bolesti šećera (dijabetes), ne samo da je studirao u detalje, ali i sintetiziran.

Od velike važnosti u medicini kupila antibiotici - supstance koje se stvaraju u procesu života u određenim vrstama mikroorganizama. Ove supstance su izvedeni iz mikroskopskog gljiva i bakterija, ili sintetički pripremljene su među najmoćnijim i efikasno sredstvo u borbi protiv zaraznih (infektivne) bolesti uzrokovanih patogenih bakterija i virusa (vidi. članak "mikrobi"A" virusa "). Biokemičara i doktori su u potrazi za novim, aktivnije fizioloških supstanci. Ove Biochemistry, znanja metaboličkih procesa i upravljanja ne samo da pomaže da prepoznaju priroda bolesti i da ih tretira, ali i otvoriti put za razvoj pouzdanih mjera za prevenciju bolesti.

Najvažniji dio citoplazme, na osnovu svoje hemijske strukture - proteina. Proteini koji su uključeni u izgradnju sve molekule koje se nalaze u enzima ćeliji. Mnogih enzima - čisti proteini, enzimi u drugi proteini povezani s bilo kojim drugim kemijskih spojeva pod nazivom aktivne grupe ili koenzima.

Svaki proteinske molekule izgrađene od aminokiselina koji su trenutno poznati 20. Različiti proteini se sastoje od različitih aminokiselina. Osim toga, pojedinac proteini se uvelike razlikuju u sastavu i broju aminokiselina od kojih se sastoje od molekula, kao i redoslijed njihovog položaja u proteinu čestica. To objašnjava veliki izbor svojstava prirodnih proteina i njihova molekularna veličina.

Izuzetno veliki i raznolik ulogu u životu svih organizama igraju nukleinske kiseline, koje su također vrlo složene kemijske spojeve. Kao dio ćelije živih organizama naći dvije vrste nukleinskih kiselina - dezoksiribonukleinske, koncentrirani uglavnom u jedra ćelija u hromozomima (vidi članak «Naslednost» ..) i ribonukleinske javljaju u jedra i na sve komponente citoplazme.

Dokazano je da je proces sinteze proteina direktno regulirano odgovarajućim enzimima i nukleinske kiseline koje se nalaze u jezgru ćelije i citoplazme, i sastav aminokiselina i njihov redosled u molekulu proteina određuje isključivo na strukturne karakteristike nukleinskih kiselina. Nukleinskih kiselina u kombinaciji sa proteinima koji su uključeni u izgradnju mnogih od najvažnijih enzima koji kontroliraju procese ćelije disanje.

Značajke strukture proteina i nukleinskih kiselina su odgovorni za svoje izuzetno visoka kemijska aktivnost. Oni su glavni motori i regulatora se odvijaju u živom procesima stanični metabolizam.