Biokemi , studie av kemiska ämnen och processer som förekommer i växter , djur och mikroorganismer och de förändringar de genomgår under utveckling och liv. Den handlar om livets kemi, och som sådan bygger den på teknikerna för analytisk , organisk och fysikalisk kemi, såväl som hos fysiologer som är engagerade i den molekylära grunden för vitala processer. Alla kemiska förändringar inom organismen - antingen degradering av ämnen, i allmänhet för att få nödvändig energi, eller uppbyggnad av komplexa molekyler som är nödvändiga för livsprocesser - kallas kollektivt metabolism. Dessa kemiska förändringar beror på organisk verkan katalysatorer kända som enzymer, och enzymer beror i sin tur på cellens genetiska apparat. Det är därför inte förvånande att biokemi börjar undersöka kemiska förändringar i sjukdomar, läkemedelsverkan och andra aspekter av medicin, liksom i näring , genetik och jordbruk.
epinefrin-stimulerad cAMP-syntes; biokemi I biokemi studerar forskare de kemiska ämnen och processer som förekommer i levande organismer och celler. I synnerhet har olika processer genom vilka celler får energi, såsom epinefrinstimulerad cAMP-syntes, härletts genom studien av biokemi. Encyclopædia Britannica, Inc.
Termen biokemi är synonymt med två något äldre termer: fysiologisk kemi och biologisk kemi . De aspekter av biokemi som handlar om kemi och funktion hos mycket stora molekyler (t.ex. proteiner och nukleinsyror) grupperas ofta under termen molekylärbiologi . Biokemi är en ung vetenskap som har varit känd under den termen endast sedan omkring 1900. Dess ursprung kan dock spåras mycket längre tillbaka; dess tidiga historia är en del av både fysiologins och kemi .
De särskilt betydelsefulla tidigare händelserna inom biokemi har handlat om att placera biologiska fenomen på fasta kemiska fundament.
Innan kemi kunde bidra tillräckligt till medicin och jordbruk, var det dock tvungen att befria sig från omedelbara praktiska krav för att bli en ren vetenskap. Detta hände under perioden från cirka 1650 till 1780, med början med Robert Boyles arbete och kulminerade i den av Antoine-Laurent Lavoisier , far till modern kemi. Boyle ifrågasatte grunden för den kemiska teorin på sin tid och lärde att det korrekta syftet med kemi var att bestämma sammansättning av ämnen. Hans samtida John Mayow observerade det grundläggande analogi mellan andning av ett djur och förbränning eller oxidation av organiskt material i luft. Då, när Lavoisier genomförde sina grundläggande studier om kemisk oxidation, med att förstå processens sanna natur, visade han också kvantitativt likheten mellan kemisk oxidation och andningsförfarandet. Fotosyntes var ett annat biologiskt fenomen som uppmärksammade kemisterna i slutet av 1700-talet. Demonstrationen, genom det kombinerade arbetet av Joseph Priestley, Jan Ingenhousz och Jean Senebier, att fotosyntes i huvudsak är motsatsen till andningen var en milstolpe i utvecklingen av biokemisk tanke.
Trots dessa tidiga grundläggande upptäckter måste snabba framsteg inom biokemi vänta på utvecklingen av strukturell organisk kemi, en av de stora framstegen inom vetenskapen från 1800-talet. En levande organism innehåller tusentals olika kemikalier föreningar . Klargörandet av de kemiska transformationer som dessa föreningar genomgår i den levande cellen är ett centralt problem inom biokemi. Uppenbarligen måste bestämningen av den molekylära strukturen hos de organiska substanserna som finns i levande celler föregå studien av de cellulära mekanismerna, varigenom dessa ämnen syntetiseras och bryts ned.
Det finns få skarpa gränser inom vetenskapen, och gränserna mellan organisk och fysisk kemi å ena sidan och biokemi å andra sidan har alltid visat mycket överlappning. Biokemi har lånat metoderna och teorierna för organisk och fysisk kemi och tillämpat dem på fysiologiska problem. Framstegen på denna väg hindrades först av en envis missuppfattning i vetenskapligt tänkande - felet att anta att omvandlingen av materia i den levande organismen inte var föremål för de kemiska och fysiska lagar som gällde för livlösa ämnen och att de följaktligen dessa vitala fenomen kunde inte beskrivas i vanliga kemiska eller fysiska termer. En sådan inställning togs av vitalisterna, som hävdade att naturliga produkter som bildats av levande organismer aldrig kunde syntetiseras med vanliga kemiska medel. Den första laboratoriesyntesen av en organisk förening urea, av Friedrich Wöhler 1828, var ett slag för vitalisterna men inte ett avgörande. De drog sig tillbaka till nya försvarslinjer och hävdade att urea endast var ett utsöndringsämne - en produkt av nedbrytning och inte av syntes. Framgången för de organiska kemisterna när det gäller att syntetisera många naturprodukter tvingade ytterligare retreater av vitalisterna. Det är axiomatisk inom modern biokemi att de kemiska lagarna som gäller för livlösa material är lika giltiga inom den levande cellen.
Samtidigt som framstegen hindrades av en felplacerad typ av vördnad för levande fenomen, fungerade människans praktiska behov för att stimulera den nya vetenskapens framsteg. När organisk och fysisk kemi byggde upp en imponerande teori på 1800-talet gav läkarnas, farmaceutens och jordbrukarens behov en ständigt närvarande stimulans för tillämpningen av de nya upptäckterna inom kemi på olika brådskande praktiska problem.
Två framstående figurer från 1800-talet, Justus von Liebig och Louis Pasteur, var särskilt ansvariga för att dramatisera den framgångsrika tillämpningen av kemi för studier av biologi. Liebig studerade kemi i Paris och förde tillbaka inspirationen till Tyskland genom kontakt med de tidigare studenterna och kollegorna i Lavoisier. Han grundade i Giessen ett fantastiskt undervisnings- och forskningslaboratorium, ett av de första i sitt slag, som lockade studenter från hela Europa.
Förutom att sätta studiet av organisk kemi på ett fast sätt, engagerade Liebig sig i omfattande litterär aktivitet, och uppmärksammade alla forskare på organisk kemi och populariserade den också för lekmannen. Hans klassiska verk, som publicerades på 1840-talet, hade ett djupt inflytande på samtida tanke. Liebig beskrev de stora kemiska cyklerna i naturen. Han påpekade att djur skulle försvinna från jordens yta om det inte vore för fotosyntetiserande växter, eftersom djur för sin näring behöver de komplexa organiska föreningarna som endast kan syntetiseras av växter. Djurutsöndringarna och djurkroppen efter döden omvandlas också genom en förfallsprocess till enkla produkter som endast kan återanvändas av växter.
vem är Israels gud
Till skillnad från djur kräver gröna växter endast koldioxid för att de ska kunna växa, vatten , mineralsalter och solljus. Mineralerna måste erhållas från jord och jordens fertilitet beror på dess förmåga att förse växterna med dessa väsentliga näringsämnen. Men jorden är utarmad av dessa material genom avlägsnande av successiva grödor; därav behovet av gödselmedel. Liebig påpekade det kemisk analys av växter kan fungera som en guide till de ämnen som bör finnas i gödselmedel. Jordbrukskemi som tillämpad vetenskap föddes alltså.
I sin analys av jäsning, förruttnelse och smittsam sjukdom var Liebig mindre lycklig. Han erkände likheten mellan dessa fenomen men vägrade att erkänna att levande organismer kan fungera som orsakssammanhang. Det återstod för Pasteur att klargöra saken. På 1860-talet visade Pasteur att olika jäster och bakterier var ansvariga för jäser, ämnen som orsakade jäsning och i vissa fall sjukdomar. Han visade också nyttan av kemiska metoder för att studera dessa små organismer och var grundaren av det som kom att kallas bakteriologi.
Senare, 1877, betecknades Pasteurs jäser som enzymer, och 1897 visade den tyska kemisten E. Buchner tydligt att jäsning kunde förekomma i en pressjuice av jäst utan levande celler. Således reducerades en livsprocess av celler genom analys till ett icke-levande enzymsystem. Den kemiska naturen hos enzymer förblev obskur tills 1926, då det första rena kristallina enzymet (ureas) isolerades. Detta enzym och många andra som sedan isolerades visade sig vara proteiner, som redan hade känts igen som högmolekylära kedjor av underenheter som kallas aminosyror.
Mysteriet om hur små mängder av kostämnen som kallas vitaminer förebygga sjukdomar som beriberi, skörbjugg och pellagra blev tydlig 1935 när riboflavin (vitamin Btvå) visade sig vara en väsentlig del av ett enzym. Efterföljande arbete har underbyggd konceptet att många vitaminer är viktiga i cellens kemiska reaktioner på grund av deras roll i enzymer.
År 1929 ämnet adenosintrifosfat (ATP) isolerades från muskler. Efterföljande arbete visade att produktionen av ATP var associerad med respiratoriska (oxidativa) processer i cellen. 1940 föreslog F.A. Lipmann att ATP är den vanliga formen för energiutbyte i många celler, ett koncept som nu noggrant dokumenterats. ATP har också visat sig vara en primär energikälla för muskelsammandragning.
Användningen av radioaktiva isotoper av kemiska element för att spåra ämnena i djurkroppen inleddes 1935 av två amerikanska kemister, R. Schoenheimer och D. Rittenberg. Den tekniken gav ett av de viktigaste verktygen för att undersöka de komplexa kemiska förändringar som uppstår i livsprocesser. Ungefär samtidigt lokaliserade andra arbetare platserna för metaboliska reaktioner genom geniala tekniska framsteg i studier av organ, vävnad skivor, cellblandningar, enskilda celler och slutligen enskilda celler beståndsdelar , såsom kärnor, mitokondrier , ribosomer , lysosomer och membran.
1869 isolerades ett ämne från kärnorna i pusceller och kallades nukleinsyra, vilket senare visade sig vara deoxiribonukleinsyra (DNA), men det var först 1944 att DNA: s betydelse som genetiskt material avslöjades när bakteriellt DNA avslöjades. visat sig förändra den genetiska substansen hos andra bakterieceller. Inom ett decennium efter upptäckten föreslogs den dubbla helixstrukturen av DNA Watson och Crick, som ger en fast grund för att förstå hur DNA är involverat i celldelning och i att upprätthålla genetiska egenskaper.
Framstegen har fortsatt sedan dess, med sådana landmärken som de första kemisk syntes av ett protein, den detaljerade kartläggningen av arrangemanget av atomer i vissa enzymer och klargörandet av invecklade mekanismer för metabolisk reglering, inklusive hormoners molekylära verkan.
Copyright © Alla Rättigheter Förbehållna | asayamind.com