Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Предмет биохимия. Разделы биохимии
|
|
Биохи́ мия (биологи́ ческая, или физиологи́ ческая хи́ мия) — наука о химическом составе живых клеток и организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности. Термин «биохимия» эпизодически употреблялся с середины XIX века, в классическом смысле он был предложен и введён в научную среду в1903 году немецким химиком Карлом Нойбергом
Биохимию принято делать на статическую и динамическую. Статическая изучается химический состав и свойства веществ живых организмов, и она тесно связана с биоорганической химией. Динамическая биохимия изучает превращения веществ в процессе жизнедеятельности, и она тесно связана с другими медико-биологическими дисциплинами (биология, физиология, патофизиология, фармакология). Функциональная биохимия изучает взаимосвязь между химическим строением вещества и его функцией. Медицинская биохимия изучает биохимические особенности организма человека в норме и при различных патологических состояниях.
Кроме того, в рамках биохимии можно выделить несколько разделов: квантовая биохимия (изучает свойства, функции и пути превращения различных веществ в организме в связи с электронными характеристиками этих веществ), энзимология (изучает структуру, свойства и механизм действия ферментов - биологических катализаторов).
Из всех других дисциплин биохимия наиболее тесно связана с физиологией (до середины XIX века биохимия была не самостоятельной наукой, а разделом физиологии), а в настоящее время - с клеточной и молекулярной биологией. Биохимия связана с физической химией, что позволяет внедрять в биохимические исследования физические методы: хроматографию, электрофорез, рентгеноструктурный анализ, спектроскопию, электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс. В итоге сформировалась новая область научных знаний - физико-химическая биология.
Четыре основных типа молекул исследованием которых занимается биохимия это углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты, а также их гибриды, протеогликаны, гликопротеины, липопротеины и т. п. Многие биомолекулы являются полимерами. Биологические полимеры часто составляют комплексы, строение которых диктуется их биологической функцией.
Углеводы
Молекула сахарозы(глюкоза + фруктоза), примердисахарида. Углеводы состоят из мономеров называемых моносахариды, как например глюкоза (C6H12O6), фруктоза (C6H12O6)[11], идезоксирибоза (C5H10O4). Во время синтеза молекулы дисахарида из двух молекул моносахаридов образуется молекула воды. Полисахариды служат для аккумуляции энергии (крахмал у растений, гликоген у животных) и как структурообразующие молекулы (например основным компонентом клеточных стенок растений является полисахарид целлюлоза, а хитин является структурным полисахаридом низших растений, грибов и беспозвоночных животных (в основном роговые оболочки членистоногих — насекомых и ракообразных)[12]). Липиды
Схема строения триглицерида: молекула глицерина, к которой прикреплены три молекулы жирных кислот
Липиды (жиры), как правило составлены из молекулы глицерина к которой крепятся от одной (моноглицериды) до трёх (триглицериды)жирных кислот. Жирные кислоты делятся на группы по длине углеводородной цепочки и по степени насыщенности (наличия и количества двойных связей в цепочке). Липиды служат у животных основными энергоёмкими молекулами [13]. Кроме того у них есть различные функции связанные с передачей клеточных сигналов и переноса липофильных молекул.
Белки
Схематическая структура α -аминокислоты.аминовая группа слева, акарбоксильная группа справа. Белки как правило являются крупными молекулами — макробиополимерами. Их мономерами являютсяаминокислоты. Большинство организмов синтезируют белки из 20 разных типов аминокислот. Аминокислоты отличаются друг от друга так называемой R-группой, строение которой имеет большое значение в свёртывании белка в трёхмерную структуру. Аминокислоты образуют между собой пептидные связи выстраивая при этом цепочку — полипептид[14]. Сравнение последовательности аминокислот в белках позволяет биохимикам определить степень гомологичность двух (или более) белков.
Функции белков в клетках живых организмов более разнообразны, чем функции других биополимеров — полисахаридов и ДНК. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют ключевую роль всигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Многие белки, как ферменты так и структуральные белки создают комплексы с небелковыми биомолекулами. Комплексы с олигосахаридами называются (в зависимости от сравнительной доли белка и полисахараида в комплексе) гликопротеинами или протеогликанами. Комплексы с липидами называются липопротеинами[15].