Biochimie - știința compoziției și transformarea materiei

De-a lungul vieții unuia dintre organismele care populează planeta noastră, organe și țesuturi se realizează lanț infinit complex de o varietate de transformări chimice. Nici organism poate exista fără interacțiune strânsă cu mediul înconjurător, de la care primește substanțele nutritive necesare. Organismul procesează aceste substanțe și evidențiază cele care nu sunt necesare. Ea nu rămâne constantă și substanțe care alcătuiesc corpul plantelor, animalelor sau microorganism

Fiecare organism multicelular își începe viața cu o celulă germinale. După diviziunile celulare repetate formate individuale pentru adulți care cuprinde miliarde de ele. În mod natural, aceste miliarde de celule sunt create prin extinderea în mod continuu în viu sinteza celule de noi molecule ale compusului în structura și funcționarea intracelulara a acestor structuri furnizează. De-a lungul duratei de viață a celulei descompune o parte din aceste structuri și să le înlocuiască cu altele noi.

Procesele de sinteză și degradare nu apar la întâmplare, în special, este strict reglementată secvența: fiecare dezintegrare o parte a celulelor însoțită de formarea unei noi particule, care îndeplinește același rol, aceeași funcție. Deci, fiecare corp pentru viață își păstrează forma inerentă, compoziția sa chimică și proprietăți.

Aceste transformări complexe care apar în țesuturile unui organism viu, și sunt baza corpului viu, cum ar fi nutriția, creșterea, dezvoltarea, reproducerea, mișcare, absorbția și deversarea substanțelor, respirație și fermentație. Esența acestor procese, analizează știința, care se numește chimie biologica sau, în formă prescurtată, biochimie.

În viață procese biochimice ale corpului continua extrem de rapid, mult mai rapid decât apar aceleași transformări în afara mediului de viață într-un tub de testare sau de pahar. De exemplu, atunci când respirație în țesuturile plantei este o descompunere intensivă a zahărului, care se încheie formarea de dioxid de carbon și apă. Acest proces are loc în fiecare celulă a plantei și nu este terminată, chiar și la o temperatură relativ scăzută. Cu toate acestea, este bine cunoscut cât de mult pentru a încălzi același zahăr pentru a face arde organismul pentru a produce aceleași produse finale ale reacției.

Faptul este că transformarea in vivo a substanțelor contribuie la substanțele speciale proteice - enzime, produsă în celulă. Aceste substanțe au o proprietate remarcabilă: ele cresc viteza anumitor reacții biochimice în zeci de milioane de ori. Fără enzime, aceste reacții ar fi merge atât de încet, încât nu am putut prevedea un proces intens de activitate vitală.

Viața corpului se schimbă în mod dramatic, în cazul în care activitatea enzimelor care sunt în celulele sale, este dificil pentru un motiv sau altul. De exemplu, procesul de respirație în semințele uscate este foarte slabă, ca și pentru activitatea enzimatică activă nu este suficientă apă. În aceste semințe în câteva ore după activitatea lor de hidratare a enzimelor și, astfel, respiratie amplificat în sute și mii de ori.

După cum sa menționat deja, în zahăr respirația plantelor proces sau a altor materiale organice complexe se descompun în apă și dioxid de carbon. Aceste procese sunt foarte complicate, și ele constau dintr-un număr mare de reacții individuale, care au loc cu participarea a multor enzime diferite. Complexul se descompune materia organică în compuși anorganici și organici mai simple, care sunt folosite de celule pentru activitatea sa. De ce au nevoie de acest proces? Biochimiști au arătat că, pentru creșterea și dezvoltarea organismelor normale este necesară cantitate mare de energie. A fost această energie și este eliberat în procesul de respirație. Numărul reacțiilor intermediare în procesul respirator pot fi diferite, dar este foarte important ca acesta este întotdeauna suficient de mare. Acest lucru permite celulei de a „gestiona“ viteza de oxidare și de a face o mai bună utilizare a energiei eliberate.

Când ne arde de zahăr, conținută în ea, energia este eliberată sub formă de căldură și disipată. Dacă toată energia conținută în materialul de respirație, individualizata dintr-o dată, într-o celulă vie a ajuns la un fel de „explozie“, care ar fi provocat în mod inevitabil, moartea celulelor. Sau, în orice caz, celulele ar putea să nu fie nici o bună utilizare a unui astfel de cantitate mare de energie eliberată în același timp. Cea mai mare parte ar fi pierdut iremediabil. În organism, același lucru este un proces gradual, strict reglementat. La fiecare sit un lanț complex de reacții chimice este alocat doar o mică cantitate de energie ca celula imediat stochează, de obicei sub forma unor compuși specifici care conțin acid fosforic (de exemplu, adenozin trifosfat - ATP).

Video: Biochimie

Aceste substanțe reprezintă un fel de „combustibil“, care celula este apoi consumat, care produc diferite tipuri de „muncă“. De exemplu, energia combustibilului utilizat în absorbția apei și a mineralelor prin sistemul de rădăcini de plante, pentru toate reacțiile posibile de formare (sinteză) a materiei organice complexe, și așa mai departe. D.

De o mare importanță pentru funcționarea organismului au o varietate de produse intermediare, care sunt formate în timpul respirației. Multe dintre ele folosesc enzimele adecvate sunt implicate în diverse reacții biochimice, în care celula isi construieste citoplasma, inlocuieste partea de evacuare, crearea de materiale pentru a construi noi celule și organe.

Datorită care energia produsă de substanțe organice complexe în celulele vii? Biochimie va răspunde la această întrebare. Universal, principala sursă de energie, din cauza căreia viața - este soarele. Mediaza între Soare și viața populației lumii sunt plante verzi. frunza verde proces angajat, cu caracter obligatoriu, în conformitate cu Timiryazev, existența lumii organice întreg la Soare - fotosinteză (A se vedea Art.. „Care este structura și mănâncă plante verzi“).

Oamenii de știință tind să pătrundă adânc în secretele fotosintezei, în scopul de a învăța cum să joace procesele de materie organică din anorganice în mod artificial în laborator, fără participarea unei plante verzi. Nu există nici o îndoială că acest lucru va fi o sarcină foarte dificilă în cele din urmă rezolvată.

Astfel, proprietățile plantei, capacitatea sa de a absorbi nutrienti, folosind energia solară și diverse substanțe se acumulează în țesuturi este strâns legată de activitatea enzimei. Prin urmare, creșterea productivității, creșterea productivității plantelor depinde în mare măsură de îmbunătățirea sistemului enzimatic. Oamenii de știință au descoperit că cantitatea de glucide din înlocuirea organelor de plante - rădăcini, bulbi, tuberculi - depinde de proprietățile enzimelor care controlează zaharuri transformări. Cu cat mai mare capacitatea de enzime pentru a accelera transformarea de cartofi zaharuri simple în amidon, mai mult se acumulează în tuberculul.

Fructele din soiurile moderne de pepene verde tabel conține zahăr 8-10%, iar fructele de strămoșul sălbatic de pepene verde - doar 1%. Sfecla prelucrate la fabricile de zahăr, conținutul de zahăr este de 18 - 22%, în timp ce rădăcinile sale ascendenți conține doar 3-4% din zahăr. Studiile au demonstrat că acest lucru este rezultatul unor modificări bine definite în metabolismul plantelor sălbatice din care au provenit forme culturale moderne. După studierea acestor procese, oamenii de știință pot modifica proprietățile plantelor. oamenii de știință sovietici, de exemplu, a reușit să creeze soiuri de floarea-soarelui care conțin% ulei de mai mult de 50, soiuri de tutun care sunt rezistente la infecția cu virusul mozaic de tutun și putrezirea rădăcinii de soiuri de grâu, care nu sunt afectate de rugină și a altor boli.

Este cunoscut faptul că, în plus față de proteine, grăsimi și carbohidrați din produsele alimentare de orice organism viu ar trebui să fie incluse vitamine (A se vedea „vitamine.“ Articol.) Principala sursă de vitamine în hrana oamenilor și a animalelor - plante, și mai ales o varietate de legume și fructe. Prin urmare, este important să se creeze o varietate de fructe si legume, cel mai bogat în vitamine, găsite în lumea plantelor pentru noi surse de vitamine. De asemenea, este important să se elaboreze moduri de a stoca fructe și legume, în care vitaminele conținute în țesuturile lor vor fi menținute pentru o lungă perioadă de timp.

S-au făcut în această direcție biochimie sovietică. Studii privind elucidarea rolului biologic al vitaminei C, au relevat o valoare mai mare de vitamina a plantelor alpine. S-a constatat că este foarte bogat in aceasta vitamina șolduri. Nu a fost o ramură specială a industriei alimentare, prelucrarea acestor fructe.

În mod excepțional o mare rol în biochimia dezvoltarea altor sectoare ale industriei alimentare, materialul vegetal de prelucrare. Exemple notabile ale acestui - ceai și produse de tutun. De ceai verde sau foi de tutun, produse obținute cu proprietăți noi, care nu erau în materia primă. Ca rezultat al reacțiilor biochimice ale frunzelor de substanțe ale acestor plante sunt transformate în alte substanțe, persoana dorită. Prin controlul acestor reacții, este posibil să se îmbunătățească proprietățile produselor fabricate, cum ar fi culoarea, aroma și toate gustul de ceai.

Vinificație și fabricarea berii deja cunoscut de om de mii de ani. Dar numai recent a învățat ce rol joaca aici enzime. În centrul procesului de îmbătrânire de vin, care a avut ca rezultat băutura devine un gust deosebit, de culoare și aromă, sunt în principal de transformare oxidativă a taninuri. enzimelor oxidative din boabe de struguri sunt inactive, astfel încât îmbătrânirea vinului are loc încet, timp de mai mulți ani. Prin adăugarea unor preparate enzimatice, incapabil accelera în mod semnificativ procesul (până la câteva luni) și, în același timp, îmbunătățirea calității vinului.

Video: Biochimie. Proteine. Noi construim un lanț polipeptidic

Rolul diverse în biochimie medicală. tulburări dureroase în organism este întotdeauna fie cauzate sau însoțite de modificări semnificative ale metabolismului și afectează compoziția și proprietățile sângelui, bilă și alte secrete ale corpului. Proprietățile biochimice ale sângelui oferă o imagine a proceselor biochimice în organe și țesuturi, ajută la stabilirea diagnosticului, pentru a alege tipul corect și doza de droguri. au fost efectuate numeroase studii biochimice de hormoni produși de glandele endocrine. Detalii hormoni suprarenali studiate, tiroida, metode de obținere a acestora de droguri și sinteza artificială a unora dintre ele, sunt proiectate și modul de utilizare medicală aceste substanțe active fiziologic. insulina hormonul pancreatic, care este cel mai eficient in tratarea bolii severe - boala zahărului (diabet), nu a fost studiată numai în detaliu, dar, de asemenea, sintetizate.

De o mare importanță în medicină achiziționate antibiotice - substanțe produse în procesul de viață în anumite tipuri de microorganisme. Aceste substanțe sunt derivate din microscopice ciupercă și bacterii sau preparate pe cale sintetică, sunt printre mijloacele cele mai puternice și mai eficiente de combatere a bolilor infecțioase (infecțioase) cauzate de virusuri și bacterii patogene (a se vedea. articolul "microbi„și“ viruși „). Biochimisti si medicii cauta substante fiziologice noi, mai activi. Aceste Biochimie, cunoașterea proceselor și managementul metabolice nu numai că ajută la recunoașterea natură boli și să le trateze, dar, de asemenea, deschide calea pentru dezvoltarea unor măsuri sigure de prevenire a bolilor.

Cea mai importantă parte a citoplasmei, baza structurii sale chimice - proteine. Proteinele implicate în construcția tuturor moleculelor conținute în enzimele celulare. Multe enzime - proteine ​​pure, enzime in alte proteine ​​asociate cu orice alți compuși chimici numite grupuri active sau coenzime.

Fiecare moleculă de proteină construită din aminoacizi, care sunt cunoscute in prezent la 20. Diferite proteine ​​sunt compuse din aminoacizi diferite. In plus, proteinele individuale diferă foarte mult în compoziție și numărul de aminoacizi din care sunt compuse din molecule, precum secvența de localizarea lor în particula de proteine. Acest lucru explică marea varietate de proprietăți ale proteinelor naturale și dimensiunile lor moleculare.

Rolul excepțional de mare și variat în viața tuturor organismelor joacă un acid nucleic, care sunt de asemenea compuși chimici foarte complexe. Ca parte a celulelor organismelor vii găsit două tipuri de acizi nucleici - dezoxiribonucleic, concentrate în principal în nucleele celulelor din cromozomi (a se vedea articolul «Ereditatea» ..), și ribonucleic care apar în nucleele și în toate componentele citoplasmei.

Este dovedit faptul că procesul de sinteză a proteinelor reglementate direct de enzimele corespunzătoare și acizii nucleici conținute în nucleul celulei și citoplasmă și compoziția aminoacizilor și ordinea lor în molecula de proteină sunt determinate în întregime de caracteristicile structurale ale acizilor nucleici. Acizii nucleici combinate cu proteine ​​implicate în construcția de multe dintre cele mai importante enzime care controleaza procesele respirației celulare.

Caracteristici ale structurii proteinelor și acizilor nucleici sunt responsabili pentru activitatea lor chimice extrem de mare. Acestea sunt principalele motoare și de reglementare să aibă loc într-o viață procesele metabolismului celular.