Biochemistry - науката на състава и преобразуването на материята

През целия живот на всеки от организмите, които обитават нашата планета, нейните органи и тъкани се осъществява безкрайно сложна верига от различни химични трансформации. Не организъм може да съществува без тясно взаимодействие с околната среда, от който получава необходимите хранителни вещества. Body обработва тези вещества, и подчертава, че тези, които не са необходими. Тя не остават постоянни и вещества, които изграждат тялото на растенията, животните или микроорганизъм

Всеки многоклетъчен организъм започва своя живот с зародишните клетки. След многократно клетъчни деления образувани възрастен индивид, включващ милиарди тях. Естествено, тези милиарди клетки са създадени от непрекъснато простираща се в живите клетки синтез на нови молекули на съединението във вътреклетъчната структура и функциониране на тези структури осигуряват. С течение на живота на клетката се разлага част от тези структури и да ги замени с нови.

Процесите на синтез и разпад не се срещат случайно, и по-специално е строго регулирана последователност: всеки гниене част от клетките придружено от образуването на нова частица, извършване на същата роля, същата функция. Така че всеки орган за цял живот запазва своята присъща форма, химичен състав и свойства.

Тези сложни трансформации, срещащи се в тъканите на жив организъм, и са в основата на живото тяло, като хранене, растеж, развитие, репродукция, движение, абсорбция и изхвърляне на вещества, дишане и ферментация. Същността на тези процеси, преглежда наука, която се нарича биохимия или, в съкратен вид, биохимия.

В живите тялото биохимични процеси пристъпи изключително бързо, много по-бързо, отколкото да възникнат същите трансформации извън жизнената среда в епруветка или бехерова чаша. Например, при дишане в растителни тъкани е интензивно разлагане на захар, прекратяване на образуването на въглероден диоксид и вода. Този процес настъпва във всяка клетка на растението и не се прекратява дори при относително ниска температура. Въпреки това, той е добре познат колко да загрява по същия захар, за да го изгори на организма да произвежда същите крайни продукти на реакцията.

Факт е, че ин виво преобразуването на вещества допринася за специални протеинови вещества - ензими, произведени в клетката. Тези вещества имат забележително свойство: те се увеличи скоростта на определени биохимични реакции в десетки милиони пъти. Без ензими, тези реакции ще се случва толкова бавно, че не би могла да осигури интензивен процес на жизнената дейност.

Животът на тялото се променя драстично, ако активността на ензимите, които са в неговите клетки, е трудно за една или друга причина. Например, процесът на дишане в сухите семена е много слаба, като активен ензим активност не е достатъчно вода. В тези семена в рамките на няколко часа след тяхната хидратация активност на ензимите и по този начин усилва дишането в стотици и хиляди пъти.

Както вече споменахме, в дишането захар процес растение или други комплексни органични материали разлага във вода и въглероден диоксид. Тези методи са много сложни, и те се състоят от голям брой отделни реакции, протичащи с участие на много различни ензими. Комплекс се разлага органична материя в прости неорганични и органични съединения, които се използват от клетките за неговата активност. Защо е нужно този процес? Биохимиците са показали, че за нормалния растеж и развитие на организмите, се изисква голямо количество енергия. Именно тази енергия и се освобождава в процеса на дишане. Броят на междинните реакции в респираторния процес може да бъде различен, но е много важно, че винаги е достатъчно голям. Това позволява на клетките да "управляват" скоростта на окисление и по-добро използване на освободена енергия.

Когато горят захар, съдържаща се в него, се освобождава енергия под формата на топлина и разсейва. Ако цялата енергия, която се съдържа в дишането материал, открои наведнъж, в жива клетка стигна до нещо като "експлозия", което би неизбежно, причинена смърт на клетките. Или, в никакъв случай, клетките не могат да бъдат всяка добра употреба на такова голямо количество енергия, освободена по същото време. Повечето от тях ще бъдат безвъзвратно загубени. В организма, той е постепенен, строго регламентиран процес. На всяко място сложна верига от химични реакции се разпределя само малко количество енергия, че клетката незабавно магазини, обикновено под формата на специфични съединения, съдържащи фосфорна киселина (например, аденозин трифосфат - АТР).

Видео: биохимия

Тези вещества представляват един вид "гориво", която след това клетките се консумира, произвежда различни видове "работа". Например, енергията на горивото, използвано в абсорбцията на вода и минерали от системите кореноплодни растения, за всички възможни реакции на образуване (синтез) от комплекс органична материя, и така. D.

От голямо значение за функционирането на тялото имат различни междинни продукти, които се образуват по време на дишане. Много от тях се използват подходящите ензими са включени в различни биохимични реакции, в който клетката изгражда своята цитоплазма, замества страна изпускателната, създаване на материали за изграждане на нови клетки и органи.

Поради което енергията, произведена сложни органични вещества в живите клетки? Биохимия ще отговори на този въпрос. Universal, основният източник на енергия, поради което животът - е слънцето. Посредничи между Слънцето и живота на населението на света са зелени растения. Най- зелени листа ангажиран процес, задължителен, според Тимирязев, съществуването на целия органичен свят до Слънцето - фотосинтеза (Вж. Чл. "Каква е структурата и яде зелена трева").

Учените са склонни да проникне дълбоко в тайните на фотосинтеза, за да се научите как да играят процесите на органична материя от неорганичен изкуствено в лабораторията, без участието на зелено растение. Няма съмнение, че това ще бъде една много трудна задача в края решен.

Така, свойствата на растението, неговата способност да абсорбира хранителните вещества, използване на слънчевата енергия и различни вещества се натрупват в тъканите е тясно свързано с ензимната активност. Ето защо, повишаване на производителността, повишаване на производителността на растения до голяма степен зависят от подобряване на нейната ензимна система. Учените са открили, че количеството на въглехидрати в замяна на растителни органи - корени, луковици, грудки - зависи от свойствата на ензими, които контролират захари трансформации. Колкото по-висока способност на ензими, за да се ускори превръщането на картофени прости захари в нишесте, толкова повече се натрупва в клубен.

Плодовете на съвременните сортове маса диня съдържа 8-10% захар и плодове от див предшественик на диня - само с 1%. Цвекло, преработено в мелници захар, съдържанието на захар е 18-22%, докато корените развъждане съдържа само 3-4% захар. Проучванията показват, че това е резултат на добре дефинирани промени в метаболизма на диви растения, от които произхожда съвременните културни форми. След изследване на тези процеси, учените могат да променят свойствата на растенията. Съветските учени, например, успяха да създадат сортове слънчоглед, които съдържат повече от 50% масло, тютюневи сортове, които са устойчиви на заразяване с вируса на тютюневата мозайка и кореново гниене на сортовете пшеница, които не са засегнати от ръжда и други болести.

Известно е, че в допълнение към протеини, мазнини и въглехидрати в храната на всички живи организми трябва да бъдат включени витамини (Виж статията "витамини."). Основният източник на витамини в човешки и животински храни - растения и особено различни зеленчуци и плодове. Ето защо е важно да се създаде разнообразие от плодове и зеленчуци, най-богатите на витамини, намиращи се в света на растенията за нови източници на витамини. Важно е също така да се разработят начини за съхраняване на плодове и зеленчуци, в които се съдържат витамините в техните тъкани ще бъдат запазени за дълго време.

Много е направено в тази посока съветската биохимия. Изследвания за изясняване на биологичната роля на витамин С, са показали по-витамин стойност на алпийски растения. Установено е, че е много богат на този витамин бедрата. Имаше специален клон на хранително-вкусовата промишленост, обработка на тези плодове.

Изключително голяма роля в биохимията на развитието на други сектори на хранително-вкусовата промишленост, обработка на растителен материал. Известни примери за това - чай ​​и производството на тютюн. От зелен чай или тютюневия лист получени продукти с нови свойства, които не са били в суровината. В резултат на биохимични реакции на листата вещество на тези растения се преобразуват в други вещества, желаният лице. Чрез контролиране на тези реакции е възможно да се подобрят свойствата на произведените продукти, като цвят, аромат и всички вкуса на чай.

Винопроизводство и пивоварната вече известни на човека в продължение на хиляди години. Но едва наскоро научих каква роля ензими играят тук. В основата на процеса на стареене вино, в резултат на което напитката става специален вкус, цвят и аромат, са предимно оксидативен трансформация на танини. Оксидативни ензими в гроздови зърна са неактивни, така че застаряването на вино се извършва бавно, в продължение на няколко години. Чрез добавяне на някои ензимни препарати състояние значително ускори процеса (до няколко месеца) и в същото време да се подобри качеството на виното.

Видео: биохимия. Протеини. Ние изграждане на полипептидна верига

Разнообразна роля в медицинската биохимия. Болезнените нарушения в организма е винаги или причинени или придружено от значителни промени в метаболизма и влияят на състава и свойствата на кръвта, жлъчката и други телесни тайни. Биохимични свойства на кръвта осигурява картина на биохимичните процеси в органите и тъканите, той помага да се установи диагнозата, за да изберете правилния тип и доза на наркотици. Проведени са редица биохимични изследвания на хормони, произвеждани от жлезите с вътрешна секреция. Подробности изследвани надбъбречните хормони на щитовидната жлеза, методи за получаването им лекарства и изкуствен синтез на някои от тях, са проектирани и начинът медицинска употреба тези физиологично активни вещества. Панкреаса хормон инсулин, който е най-ефективен при лечение на тежко заболяване - болестта на захар (диабет), не само проучен в детайли, но също синтезира.

От голямо значение в медицината закупен антибиотици - вещества, произведени в процеса на живот в някои видове микроорганизми. Тези вещества са получени от микроскопични гъба и бактерии, или синтетично подготвен, са сред най-мощните и ефективни средства за борба с инфекциозни (инфекциозни) заболявания, причинени от патогенни бактерии и вируси (вж. статията "микроби"и" вируси "). Биохимиците и лекари търсят нови, по-активни физиологични вещества. Това биохимия, познаване на обменните процеси и управлението не само помага да се признае, природа заболявания и да се отнасяме към тях, но също така и да открият пътя за развитието на надеждни мерки за предпазване от заболявания.

Най-важната част от цитоплазмата, на базата на неговата химична структура - протеини. Протеини, участващи в изграждането на всички молекули, съдържащи се в клетъчните ензими. Много ензими - чисти протеини, ензими в други протеини, свързани с други химични съединения, наречени активни групи или коензими.

Всеки протеин молекула, конструирана от аминокиселини, които в момента са известни 20. Различни протеини са съставени от различни аминокиселини. В допълнение, отделните протеини се различават по състав и брой аминокиселини, от които се състоят от молекули, както и последователността на тяхното местоположение в протеин частица. Това обяснява голямото разнообразие от свойства на природните протеини и молекулни техните размери.

Изключително голяма и разнообразна роля в живота на всички организми играе нуклеинова киселина, които също са много сложни химически съединения. Като част от клетките на живите организми намерени два вида нуклеинови киселини - дезоксирибонуклеинова, концентрирани главно в ядрата на клетките в хромозомите (виж статия «Наследствеността» ..) И рибонуклеинова срещащи се в ядрата и във всички компоненти на цитоплазмата.

Доказано е, че в процеса на синтеза на протеини директно регулира от съответните ензими и нуклеинови киселини, съдържащи се в ядрото на клетката и цитоплазмата и състава на аминокиселини и техните реда, в молекулата на протеин се определят изцяло от структурните характеристики на нуклеинови киселини. Нуклеинови киселини, комбинирани с протеини, участващи в изграждането на много от най-важните ензими, които контролират процесите на клетъчното дишане.

Характеристики на структурата на протеини и нуклеинови киселини, са отговорни за тяхната изключително висока химическа активност. Те са основните двигатели и регулатори да се проведе в процесите на живот клетъчния метаболизъм.