Biochemie - věda o složení a transformace hmoty

Po celou dobu životnosti některého z organismů, které obývají naši planetu, jeho orgány a tkáně se provádí plynule komplexní řetězec různých chemických transformací. Žádný organismus může existovat bez úzké interakci s okolním prostředím, ze kterého obdrží potřebné živiny. Tělo zpracovává tyto látky a vyzdvihuje ty, které nejsou nutné. To nezůstává konstantní a látky, které tvoří tělo rostlinného, ​​živočišného nebo mikroorganismus. V každém z cely neustále děje komplexní sadu chemických procesů - metabolismus. Živiny vnímané organismus z prostředí, podrobit rozkladných procesů (záměna), a v důsledku komplexních změn, ke kterým došlo v buňkách, převede na látku organismu potřebné pro život (asimilace). Současně je tělo provádí kontinuálně procesy rozkladu (disimilace) látek, které jsou součástí jeho buněk.

Každý mnohobuněčného organismu začíná svůj život s zárodečné buňky. Po opakovaných dělení buněk, vytvořených pro dospělé jedince, zahrnující miliardy z nich. Samozřejmě, že tyto miliardy buněk, jsou vytvořeny plynule probíhající v živých buňkách syntézu nových molekul sloučeniny na intracelulární struktury a fungování těchto struktur poskytují. Po celou dobu trvání buňky rozkládá část těchto struktur a nahradit je novými.

Procesy syntézy a rozkladu nedochází náhodně, a zejména je přísně regulována sekvence: každý kaz část buněk doprovázena tvorbou nové částice, vykonávající stejnou funkci, stejnou funkci. Takže každý subjekt pro život si zachovává svůj vlastní tvar, chemické složení a vlastnosti.

Tyto komplexní transformace dochází v tkáních živého organismu a jsou základem živého těla, jako je výživa, růst, vývoj, reprodukci, pohybu, absorpci a vypouštění látek, dýchání a fermentace. Podstatou těchto procesů, zkoumá vědu, která se nazývá Biological Chemistry nebo ve zkrácené formě, biochemie.

V obývacím tělesné biochemické procesy postupovat velmi rychle, mnohem rychleji, než se vyskytují tytéž transformace mimo životní prostředí ve zkumavce nebo kádinky. Například při dýchání v rostlinných tkáních je intenzivní rozklad cukru, ukončení tvorby oxidu uhličitého a vody. Tento proces probíhá v každé buňce rostliny a není ukončen i při relativně nízké teplotě. Nicméně, to je dobře známo, jak moc teplo stejný cukr, aby bylo spálit tělo produkovat stejné konečných produktů reakce.

Faktem je, že in vivo transformace látek přispět k řešení zvláštních proteinových látek, - enzymy, produkován v buňce. Tyto látky mají pozoruhodnou vlastnost: zvyšují rychlost některých biochemických reakcí v řádu desítek milionů časů. Bez enzymů, tyto reakce by se tak pomalu, že jsme nemohli zajistit intenzivní proces vitální činnosti.

Život těla se dramaticky změní, pokud je aktivita enzymů, které jsou ve svých buňkách, je těžké pro toho či onoho důvodu. Například proces dýchání v suchých semen je velmi slabá, jak pro aktivní enzymové aktivity není dostatek vody. V těchto semen během několika hodin po jejich hydratační aktivitu enzymů a tak dýchání zesílen ve stovkách a tisíckrát.

Jak již bylo zmíněno, v zařízení při procesu dýchání cukru nebo jiných komplexních organických látek rozkládat na vodu a oxid uhličitý. Tyto procesy jsou velmi složité, a oni se skládají z velkého počtu individuálních reakcí probíhajících za účasti mnoha různých enzymů. Komplex se rozkládá organický materiál do jednodušších anorganických a organických sloučenin, které jsou používány v buňkách pro jeho činnost. Proč potřebujeme tento proces? Biochemici ukázaly, že pro normální růst a vývoj organismů je zapotřebí velké množství energie. Byla to právě tato energie a je propuštěn v procesu dýchání. Počet meziproduktů reakcí v dýchacích procesu mohou být různé, ale to je velmi důležité, že je vždy dostatečně velký. To umožňuje, aby buňka „řídit“ Rychlost oxidace a lépe využívat uvolněné energie.

Když jsme se spálit cukr obsažený v tom, uvolní se energie ve formě tepla a rozptýlí. Pokud jsou všechny energie obsažená v dýchací materiálu, vybral najednou, v živé buňce přišlo jakési „exploze“, která by nevyhnutelně způsobil smrt buněk. Nebo, v každém případě, že buňky nemohly být k ničemu použití takového velkého množství energie uvolněné ve stejnou dobu. Většina z nich by byl nenávratně ztracen. V těle, stejně je postupný, přísně regulovaný proces. Na každém místě komplexním řetězcem chemických reakcí je přidělena pouze malé množství energie, že se buňky okamžitě obchody, obvykle ve formě specifických sloučenin, které obsahují kyselinu fosforečnou (např., Adenosintrifosfát - ATP).

Video: Biochemie

Tyto látky představují druh „paliva“, které buňka je pak spotřebováno, výrobu různých typů „práce“. Například energie paliva používají k absorpci vody a minerálů kořenovými systémy rostlin, pro všechny možné reakce tvorby (syntéza) komplexních organických látek, a tak. D.

Velký význam pro fungování těla mají různé meziprodukty, které vznikají při dýchání. Mnoho z nich je použití vhodných enzymů jsou zapojeny do různých biochemických reakcí, ve které buňka buduje cytoplazmu, nahradí výfukové straně, vytváří materiály pro výstavbu nových buněk a orgánů.

V důsledku čehož se energie vyrábí komplexní organické látky v živých buňkách? Biochemie bude reagovat na tuto otázku. Universal je hlavním zdrojem energie, v důsledku čehož je život - je slunce. Prostředníkem mezi Sluncem a život světové populace, jsou zelené rostliny. zelená listová spáchal proces, vazba, podle Timirjazevova existence celého organického světa ke Slunci - fotosyntéza (Viz. Čl. „Jaká je struktura a jí zelených rostlin“).

Vědci mají tendenci proniknout hluboko do tajů fotosyntézy, aby se učili, jak hrát procesy organické hmoty z anorganické uměle v laboratoři, a to bez účasti zelených rostlin. Není pochyb o tom, že to bude velmi obtížný úkol nakonec vyřešen.

To znamená, že vlastnosti rostliny, jeho schopnosti absorbovat živiny, za použití sluneční energie, a různé látky se hromadí v tkáních je úzce spojen s aktivitou enzymu. Z tohoto důvodu, zvýšení produktivity, růst produktivity zařízení do značné míry záviset na zlepšení jeho enzymového systému. Vědci zjistili, že množství sacharidů v nahrazení rostlinných orgánů - kořeny, cibule, hlízy - závisí na vlastnostech enzymů, které kontrolují cukry transformace. Čím vyšší je schopnost enzymů urychlit transformaci brambor jednoduchých cukrů do škrobu, tím více se hromadí v hlíze.

Plody moderních odrůd stolního meloun obsahuje 8-10% cukru a ovoce divokého předka melounu - pouze 1%. Řepa zpracováno v cukrovarech, obsah cukru je 18 až 22%, přičemž jeho kořeny prarodičů obsahuje pouze 3-4% cukru. Studie prokázaly, že toto je výsledek dobře definovaných změn v metabolismu planě rostoucích rostlin, z nichž moderní kulturní formy vznikly. Po prostudování těchto procesů, vědci mohou měnit vlastnosti rostlin. Sovětské vědci, například podařilo vytvořit semen slunečnice, které obsahují více než 50% olej, tabák odrůdy, které jsou odolné proti infekci virem tabákové mozaiky a hniloby kořenů pšenice odrůdy, které nejsou ovlivněny rzi a dalších nemocí.

Je známo, že kromě proteiny, by měly být zahrnuty tuků a sacharidů v potravinách jiných živých organismů vitamíny (Viz článek „Vitaminy“.). Hlavním zdrojem vitamínů do potravin a krmiv - rostliny, a to zejména různé druhy zeleniny a ovoce. Proto je důležité vytvořit různé druhy ovoce a zeleniny, nejbohatší na vitamíny, nalezený v rostlinné říši nové zdroje vitaminů. Je také důležité, aby navrhly způsoby ukládání ovoce a zeleniny, ve kterých by byly zachovány obsažené vitamíny ve svých tkáních po dlouhou dobu.

Mnoho bylo provedeno v tomto směru sovětské biochemie. Studie o objasnění biologické role vitaminu C, ukázaly více vitaminu hodnotu alpských rostlin. Bylo zjištěno, že je velmi bohatá na tento vitamín boky. Tam byl zvláštní odvětví potravinářského průmyslu, zpracování těchto plodů.

Mimořádně velkou roli v biochemii rozvoj dalších odvětví potravinářský průmysl, zpracování rostlinného materiálu. Pozoruhodné příklady tohoto - čaj a tabák. Ze zeleného čaje nebo tabákových listů získaných produktů s novými vlastnostmi, které nebyly v surovině. V důsledku biochemických reakcí listů látky těchto rostlin jsou převedeny na jiné látky, požadované osoby. Řízením těchto reakcích je možné zlepšit vlastnosti vyrobených produktů, jako je barva, chuť a všechny chuti čaje.

Vinařství a pivovarnictví již známo, že muži po tisíce let. Ale teprve nedávno dozvěděl, jakou roli enzymy hrají zde. V srdci tohoto procesu stárnutí vína, který vyústil v nápoji se stává zvláštní chuť, barvu a chuť, jsou hlavně oxidativní transformace taniny. Oxidativní enzymy bobulí nejsou aktivní, takže stárnutí vína probíhá pomalu, po dobu několika let. Přidáním některých enzymových přípravků neschopný výrazně urychlit proces (až několik měsíců) a zároveň zlepšit kvalitu vína.

Video: biochemie. Proteiny. Jsme zkonstruovat polypeptidový řetězec

Rozmanité role v lékařské biochemie. Bolestivé poruchy v těle je vždy buď způsobena nebo společně s významným změnám v metabolismu a ovlivňují složení a vlastností krve, žluč a jiných tělesných tajemství. Biochemické vlastnosti krve poskytuje obraz biochemických procesů v orgánech a tkáních, pomáhá stanovit diagnózu, zvolit správný typ a dávku léčiv. četné biochemické studie hormonů produkovaných žláz s vnitřní sekrecí byly provedeny. Detaily studovali hormonů nadledvin, štítné žlázy, způsoby získávání jim drogy a umělé syntézy některé z nich jsou navrženy a způsob lékařské použití těchto fyziologicky aktivní látky. Pankreatu hormon inzulín, který je nejúčinnější při léčbě závažné onemocnění - nemoc z cukru (diabetes), a to nejen podrobně studován, ale také syntetizovány.

Velký význam v medicíně koupil antibiotika - látky vyrobené v procesu života v některých druhů mikroorganismů. Tyto látky jsou odvozeny od mikroskopické houba a bakterie, nebo synteticky připravené, patří mezi nejsilnější a účinných prostředků k boji proti infekčním (infekčních) onemocnění způsobených patogenními bakteriemi a viry (viz. článek "mikroby„a“ viry „). Biochemici a lékaři hledají nové, aktivnější fyziologických látek. Tyto biochemie, znalost metabolických procesů a řízení pomáhá nejen rozpoznat příroda choroby a zacházet s nimi, ale také otevírají cestu k vývoji spolehlivých opatření pro prevenci nemocí.

Nejvýznamnější část cytoplazmy, na základě své chemické struktury - proteiny. Proteiny podílející se na výstavbě všech molekul obsažených v buněčných enzymů. Mnoho enzymů - čisté bílkoviny, enzymy v proteiny asociované s jinými chemickými sloučeninami nazývaných aktivní skupiny nebo koenzymy.

Každá proteinová molekula konstruována z aminokyselin, které jsou v současné době známo, 20. různé proteiny jsou složené z odlišných aminokyselin. Kromě toho, jednotlivé proteiny se velmi liší ve složení a počtem aminokyselin, které se skládají z molekul, jakož i pořadí jejich umístění v částici proteinu. To vysvětluje obrovskou škálu vlastností přírodních proteinů a jejich velikostí molekul.

Mimořádně velké a rozmanité roli v životě všech organismech hrají nukleové kyseliny, které jsou také velmi složité chemické sloučeniny. Jako část buněk živých organismů nalezeny dva typy nukleových kyselin - desoxyribonukleové koncentruje zejména v jádrech buněk v chromozomů (viz článek «dědičnost» ..), a ribonukleová vyskytující se v jádře a ve všech složek v cytoplasmě.

Je prokázáno, že proces syntézy proteinů přímo regulována odpovídajícími enzymy a nukleových kyselin obsažených v buněčném jádře a v cytoplazmě a složení aminokyselin a jejich pořadí v proteinové molekuly jsou určeny výhradně strukturálních rysů nukleových kyselin. Nukleové kyseliny v kombinaci s proteiny podílející se na výstavbě mnoha z nejdůležitějších enzymů, které řídí procesy buněčné dýchání.

Vlastnosti struktury proteinů a nukleových kyselin, jsou odpovědné za jejich extrémně vysoké chemické aktivity. Oni jsou hlavní motory a regulátory konají v obývacím procesech buněčného metabolismu.