Поделись с друзьями

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.

Материалы по теме: