Биологическая химия (Биохимия) - наука о химическом составе организмов и химических процессах обмена (метаболизма), обеспечивающих жизнь.
Метаболизм - это единство процессов синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма), протекающих одновременно. Процессы катаболизма сопровождаются высвобождением и аккумуляцией энергии в молекулах АТФ. Процессы анаболизма идут только с потреблением энергии АТФ и других макроэргических соединений. Метаболизм обеспечивает рост и развитие, самообновление и сохранение гетерогенной системы организма и воспроизведение потомства.
Живые организмы являются термодинамически неравновесными открытыми системами, постоянно потребляющими энергию из внешней среды. Энергией для растений являются кванты света. Преобразуя энергию света, растения синтезируют из СО2 и H2O - углеводы. Такой синтез назвали фотосинтезом. В дальнейшем из углеводов простейших соединений азота и минеральных веществ, синтезируются аминокислоты, жирные кислоты, спирты и др. мономеры. Из мономеров - полимеры и другие структуры клетки.
Человек и животные потребляют пищу, содержащую не только воду, минеральные вещества, но и белки, углеводы, липиды, витамины, которые являются источником энергии и "строительных блоков" для синтеза полимеров и др. структур, характерных для клеток данного организма.
Многие виды микроорганизмов получают энергию окисляя неорганические вещества (водород, сероводород, аммиак, азотистую кислоту, соединения железа) и используют её для ассимиляции СО2 и биосинтеза органических веществ аналогично растениям. Такой синтез получил название хемосинтеза. Большинство видов микроорганизмов используют органические вещества растений, животных, сырья растительного или животного происхождения, или готовой продукции для получения энергии и строительного материала.
Обмен веществ поддерживается только при взаимодействии организма с окружающей средой. Масштабы обмена веществ в природе колоссальны. Например, растения Земли за год синтезируют около 380 млрд. тонн биомассы в расчете на сухое вещество. Ежегодно распадается до СО2 и Н2О около 1 млрд. тонн органических веществ. Полное обновление биомассы суши происходит в течение 200 лет.
Предполагают, что три четверти всей живой материи (биомассы) на Земле, приходится на долю микроорганизмов, большинство из которых - прокариоты (мельчайшие клетки без четко оформленного ядра), появившиеся более 3 млрд. лет тому назад. Эукариоты (клетки с высокоорганизованным, очень сложным ядром) возникли на I млрд. лет позднее прокариот, характеризуются значительно большим (в 1000-10000 раз) объемом, более сложной организацией, необычайным разнообразием и способностью к дифференцировке. Из таких же клеток состоят все многоклеточные животные, растения и грибы.
С изменением условий среды изменяется и организм, приспосабливаясь к новым условиям. Одним из сильнейших факторов среды является питание. Используя отбор, условия выращивания, человек вывел значительное количество высокопродуктивных пород животных, птиц, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе метода лежит интенсификация обмена веществ, способствующая росту продуктивности.
Живая природа необычайно разнообразна, поэтому биохимию, в зависимости от объекта изучения, делят на биохимию человека (медицинскую), биохимию животных, биохимию растений, биохимию микроорганизмов, биохимию вирусов и др. Многие закономерности строения и обмена веществ являются общими для всех организмов и изучаются общей биохимией. Названные разделы биохимии делятся на 2 части:
1. Статическая биохимия - изучает химические вещества, их строение, свойства и роль в организме (живой клетке).
2. Динамическая биохимия - изучает превращения веществ с момента поступления в организм до выделения конечных продуктов обмена.
В биохимии человека и животных есть третья часть - функциональная биохимия - изучает химические основы физиологической деятельности организма в целом, органа, ткани, клеток и т.д.
Биохимические знания и исследования в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья выделены в самостоятельную науку - техническую биохимию, которая подразделяется на биохимию молока и молочных продуктов, биохимию мяса и мясопродуктов, биохимию зерна, муки и хлебопечения, биохимию солода и пивоварения и др.
Биохимия, изучающая более сложные химические вещества, их свойства и структуры, реакции и процессы, основывается на знаниях неорганической, аналитической, органической, физколлоидной химии, физики, биологии, математики и философии.
Со времени оформления в самостоятельную науку (вторая половина 19 века) биохимия бурно развивается, За последние десятилетия из неё выделились молекулярная генетика, генная инженерия, биотехнология, биоорганическая химия, биохимическая экология.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему