საავადმყოფოს პაციენტებს და მათ ახლობლებს საკმაოდ ხშირად აინტერესებთ რა არის ბიოქიმია. ეს სიტყვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორი მნიშვნელობით: როგორც მეცნიერება და როგორც ბიოქიმიური სისხლის ტესტის აღნიშვნა. განვიხილოთ თითოეული მათგანი.

ბიოქიმია, როგორც მეცნიერება

ბიოლოგიური ან ფიზიოლოგიური ქიმია - ბიოქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის უჯრედების ქიმიურ შემადგენლობას. მისი შესწავლისას ასევე განიხილება კანონზომიერებები, რომლის მიხედვითაც ხდება ყველა ქიმიური რეაქცია ცოცხალ ქსოვილებში, რომლებიც უზრუნველყოფენ ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობას.

ბიოქიმიასთან დაკავშირებული სამეცნიერო დისციპლინებია მოლეკულური ბიოლოგია, ორგანული ქიმია, უჯრედული ბიოლოგია და ა.შ. სიტყვა „ბიოქიმია“ შეიძლება გამოვიყენოთ, მაგალითად, წინადადებაში: „ბიოქიმია, როგორც ცალკე მეცნიერება ჩამოყალიბდა დაახლოებით 100 წლის წინ“.

მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ მეტი მსგავსი მეცნიერების შესახებ, თუ წაიკითხავთ ჩვენს სტატიას.

სისხლის ბიოქიმია

ბიოქიმიური სისხლის ტესტი გულისხმობს სისხლში სხვადასხვა ინდიკატორის ლაბორატორიულ შესწავლას, ხოლო ანალიზები აღებულია ვენიდან (ვენის პუნქციის პროცესი). კვლევის შედეგების საფუძველზე შესაძლებელია სხეულის მდგომარეობის შეფასება და კონკრეტულად ორგანოებისა და სისტემების მდგომარეობა. ამ ანალიზის შესახებ მეტი შეგიძლიათ გაიგოთ ჩვენი განყოფილებიდან.

სისხლის ბიოქიმიის წყალობით შეგიძლიათ გაიგოთ როგორ მუშაობს თირკმელები, ღვიძლი, გული, ასევე განსაზღვროთ რევმატული ფაქტორი, წყალ-მარილის ბალანსი და ა.შ.

სიცოცხლე და არაცოცხალი? ქიმია და ბიოქიმია? სად გადის ზღვარი მათ შორის? და ის არსებობს? სად არის კავშირი? ამ პრობლემების ამოხსნის გასაღები ბუნებამ დიდი ხანია შეინახა შვიდი საკეტის მიღმა. და მხოლოდ მე-20 საუკუნეში იყო შესაძლებელი ცხოვრების საიდუმლოებების ოდნავ გამჟღავნება და მრავალი კარდინალური კითხვა გაირკვეს, როდესაც მეცნიერებმა მიაღწიეს კვლევას მოლეკულურ დონეზე. სასიცოცხლო პროცესების ფიზიკური და ქიმიური საფუძვლების ცოდნა საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ერთ-ერთ მთავარ ამოცანად იქცა და სწორედ ამ მიმართულებით იქნა მიღებული ყველაზე საინტერესო შედეგები, რომლებიც ფუნდამენტური თეორიული მნიშვნელობისაა და პრაქტიკაში უზარმაზარ შედეგს გვპირდებიან. .

ქიმია დიდი ხანია აკვირდება ბუნებრივ ნივთიერებებს, რომლებიც მონაწილეობენ ცხოვრების პროცესებში.

გასული ორი საუკუნის განმავლობაში ქიმიას განზრახული ჰქონდა ეთამაშა გამორჩეული როლი ცოცხალი ბუნების ცოდნაში. პირველ ეტაპზე ქიმიურ კვლევას აღწერითი ხასიათი ჰქონდა და მეცნიერებმა გამოყო და დაახასიათა სხვადასხვა ბუნებრივი ნივთიერებები, მიკროორგანიზმების, მცენარეებისა და ცხოველების ნარჩენები, რომლებსაც ხშირად ჰქონდათ ღირებული თვისებები (ნარკოტიკები, საღებავები და ა.შ.). თუმცა, მხოლოდ შედარებით ცოტა ხნის წინ ბუნებრივი ნაერთების ეს ტრადიციული ქიმია შეიცვალა თანამედროვე ბიოქიმიით, მისი სურვილით არა მხოლოდ აღწეროს, არამედ ახსნას და არა მხოლოდ უმარტივესი, არამედ ყველაზე რთული ცოცხალ არსებებში.

ექსტრაორგანული ბიოქიმია

ექსტრაორგანული ბიოქიმია, როგორც მეცნიერება, ჩამოყალიბდა მე-20 საუკუნის შუა წლებში, როდესაც ბიოლოგიის ახალი სფეროები გამოჩნდა, განაყოფიერებული სხვა მეცნიერებების მიღწევებით და როდესაც ახალი აზროვნების სპეციალისტები მივიდნენ ბუნებისმეტყველებამდე, გაერთიანებული სურვილით და სურვილით. ცოცხალი სამყაროს უფრო ზუსტად აღწერის სურვილი. და შემთხვევითი არ არის, რომ Akademiches proezd-ის 18-ში მოძველებული შენობის იმავე სახურავის ქვეშ არსებობდა ორი ახლად ორგანიზებული ინსტიტუტი, რომლებიც წარმოადგენდნენ იმდროინდელი ქიმიური და ბიოლოგიური მეცნიერების უახლეს ტენდენციებს - ბუნებრივი ნაერთების ქიმიის ინსტიტუტი და ინსტიტუტი. რადიაციული და ფიზიკურ-ქიმიური ბიოლოგიის. ამ ორ ინსტიტუტს განზრახული ჰქონდა ჩვენს ქვეყანაში დაეწყო ბრძოლა ბიოლოგიური პროცესების მექანიზმების ცოდნისა და ფიზიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების სტრუქტურების დეტალური გარკვევისთვის.

ამ პერიოდისთვის ნათელი გახდა მოლეკულური ბიოლოგიის მთავარი ობიექტის - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის (დნმ), ცნობილი "ორმაგი სპირალის" უნიკალური სტრუქტურა. (ეს არის გრძელი მოლეკულა, რომელზედაც, როგორც ფირზე ან მატრიცაზე, სხეულის შესახებ ყველა ინფორმაციის სრული „ტექსტი“ არის ჩაწერილი.) გაჩნდა პირველი ცილის სტრუქტურა, ჰორმონი ინსულინი და ქიმიური სინთეზი. წარმატებით შესრულდა ჰორმონი ოქსიტოცინი.

და რა არის სინამდვილეში ბიოქიმია, რას აკეთებს იგი?

ეს მეცნიერება სწავლობს ბიოლოგიურად მნიშვნელოვან ბუნებრივ და ხელოვნურ (სინთეზურ) სტრუქტურებს, ქიმიურ ნაერთებს - როგორც ბიოპოლიმერებს, ასევე დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებებს. უფრო ზუსტად, მათი სპეციფიკური ქიმიური სტრუქტურის შესაბამის ფიზიოლოგიურ ფუნქციასთან კავშირის ნიმუშები. ბიოორგანული ქიმია დაინტერესებულია ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ნივთიერების მოლეკულის წვრილი სტრუქტურით, მისი შინაგანი კავშირებით, მისი ცვლილების დინამიკა და სპეციფიკური მექანიზმი, მისი თითოეული რგოლის როლი ფუნქციის შესრულებაში.

ბიოქიმია არის ცილების გაგების გასაღები

ბიოორგანულმა ქიმიამ უდავოდ მიაღწია დიდ წარმატებას ცილოვანი ნივთიერებების შესწავლაში. ჯერ კიდევ 1973 წელს დასრულდა ფერმენტ ასპარტატ ამინოტრანსფერაზას სრული პირველადი სტრუქტურის გარკვევა, რომელიც შედგება 412 ამინომჟავის ნარჩენებისგან. ეს არის ცოცხალი ორგანიზმის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოკატალიზატორი და ერთ-ერთი უდიდესი სტრუქტურულად გაშიფრული ცილა. მოგვიანებით დადგინდა სხვა მნიშვნელოვანი ცილების სტრუქტურაც - რამდენიმე ნეიროტოქსინი ცენტრალური აზიის კობრას შხამიდან, რომლებიც გამოიყენება ნერვული აგზნების გადაცემის მექანიზმის შესასწავლად, როგორც სპეციფიკური ბლოკატორები, ასევე მცენარეული ჰემოგლობინი კვანძებიდან. ყვითელი ლუპინი და ლეიკემიის საწინააღმდეგო ცილა აქტინოქსანტინი.

დიდი ინტერესია როდოპსინები. დიდი ხანია ცნობილია, რომ როდოპსინი არის მთავარი ცილა, რომელიც მონაწილეობს ცხოველებში ვიზუალური მიღების პროცესებში და ის იზოლირებულია თვალის სპეციალური სისტემებიდან. ეს უნიკალური ცილა იღებს სინათლის სიგნალს და გვაძლევს ხედვის უნარს. აღმოჩნდა, რომ როდოპსინის მსგავსი ცილა ასევე გვხვდება ზოგიერთ მიკროორგანიზმში, მაგრამ აქვს ძალიან განსხვავებული ფუნქცია (რადგან ბაქტერიები „ვერ ხედავენ“). აქ ის არის ენერგეტიკული მანქანა, რომელიც სინთეზირებს ენერგიით მდიდარ ნივთიერებებს სინათლის ხარჯზე. ორივე ცილა სტრუქტურაში ძალიან ჰგავს, მაგრამ მათი დანიშნულება ფუნდამენტურად განსხვავებულია.

კვლევის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ობიექტი იყო გენეტიკური ინფორმაციის დანერგვაში ჩართული ფერმენტი. დნმ-ის მატრიცის გასწვრივ მოძრაობს, ის კითხულობს მასში დაფიქსირებულ მემკვიდრეობით ინფორმაციას და, ამის საფუძველზე, ასინთეზებს საინფორმაციო რიბონუკლეინის მჟავას. ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, ცილის სინთეზის მატრიცას ემსახურება. ეს ფერმენტი უზარმაზარი ცილაა, მისი მოლეკულური წონა უახლოვდება ნახევარ მილიონს (გახსოვდეთ: წყალს აქვს მხოლოდ 18) და შედგება რამდენიმე განსხვავებული ქვედანაყოფისგან. მისი სტრუქტურის გარკვევა განზრახული იყო ბიოლოგიის ყველაზე მნიშვნელოვან კითხვაზე პასუხის გასაცემად: როგორია გენეტიკური ინფორმაციის „მოხსნის“ მექანიზმი, როგორ ხდება დნმ-ში დაწერილი ტექსტის დეკოდირება - მემკვიდრეობის მთავარი სუბსტანცია.

პეპტიდები

მეცნიერებს იზიდავს არა მხოლოდ ცილები, არამედ ამინომჟავების უფრო მოკლე ჯაჭვები, რომლებსაც პეპტიდები ეწოდება. მათ შორის ასობით დიდი ფიზიოლოგიური მნიშვნელობის ნივთიერებაა. ვაზოპრესინი და ანგიოტენზინი მონაწილეობენ არტერიული წნევის რეგულირებაში, გასტრინი აკონტროლებს კუჭის წვენის სეკრეციას, გრამიციდინი C და პოლიმიქსინი არის ანტიბიოტიკები, რომლებიც შეიცავს ე.წ. უზარმაზარი ბიოლოგიური ინფორმაცია ჩაწერილია მოკლე ჯაჭვში ამინომჟავების რამდენიმე „ასო“!

დღეს ჩვენ შეგვიძლია ხელოვნურად მივიღოთ არა მხოლოდ რაიმე რთული პეპტიდი, არამედ მარტივი ცილა, როგორიცაა ინსულინი. ასეთი სამუშაოების მნიშვნელობის გადაჭარბება რთულია.

შეიქმნა მეთოდი პეპტიდების სივრცითი სტრუქტურის კომპლექსური ანალიზისთვის, სხვადასხვა ფიზიკური და გამოთვლითი მეთოდების გამოყენებით. მაგრამ პეპტიდის რთული მოცულობითი არქიტექტურა განსაზღვრავს მისი ბიოლოგიური აქტივობის ყველა სპეციფიკას. ნებისმიერი ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერების სივრცითი სტრუქტურა, ან, როგორც ამბობენ, მისი კონფორმაცია, არის გასაღები მისი მოქმედების მექანიზმის გასაგებად.

პეპტიდური სისტემების ახალი კლასის წარმომადგენლებს შორის - დეპსიპელტიდები - მეცნიერთა ჯგუფმა აღმოაჩინა საოცარი ბუნების ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ შერჩევითად გადაიტანონ ლითონის იონები ბიოლოგიური მემბრანებით, ე.წ. იონოფორები. მათ შორის მთავარია ვალინომიცინი.

იონოფორების აღმოჩენამ შექმნა მთელი ეპოქა მემბრანოლოგიაში, რადგან შესაძლებელი გახდა ტუტე ლითონის იონების - კალიუმის და ნატრიუმის - ტრანსპორტირების მიმართულებით შეცვლა ბიომემბრანებში. ამ იონების ტრანსპორტირება დაკავშირებულია ნერვული აგზნების პროცესებთან და სუნთქვის პროცესებთან, ხოლო მიღების პროცესებთან - გარე გარემოდან სიგნალების აღქმასთან. ვალინომიცინის მაგალითის გამოყენებით შესაძლებელი გახდა იმის ჩვენება, თუ როგორ შეუძლიათ ბიოლოგიურ სისტემებს ათეულობით იონიდან მხოლოდ ერთი იონი შეარჩიონ, მოხერხებულად ტრანსპორტირებად კომპლექსში დააკავშირონ და მემბრანის მეშვეობით გადაიტანონ. ვალინომიცინის ეს საოცარი თვისება მდგომარეობს მის სივრცულ სტრუქტურაში, რომელიც წააგავს ღია სამაჯურს.

იონოფორის სხვა სახეობაა ანტიბიოტიკი გრამიციდინი A. ეს არის 15 ამინომჟავისგან შემდგარი ხაზოვანი ჯაჭვი, სივრცეში ქმნის ორი მოლეკულისგან შემდგარი სპირალს და, როგორც გაირკვა, ეს არის ნამდვილი ორმაგი სპირალი. პირველი ორმაგი სპირალი ცილოვან სისტემებში! და სპირალური სტრუქტურა, რომელიც ჩაშენებულია მემბრანაში, ქმნის ერთგვარ ფორას, არხს, რომლის მეშვეობითაც მემბრანაში გადის ტუტე ლითონის იონები. იონური არხის უმარტივესი მოდელი. გასაგებია, რატომ გამოიწვია გრამიციდინმა ასეთი ქარიშხალი მემბრანოლოგიაში. მეცნიერებმა უკვე მოიპოვეს გრამიციდინის მრავალი სინთეზური ანალოგი, იგი დეტალურად იქნა შესწავლილი ხელოვნურ და ბიოლოგიურ მემბრანებზე. რამხელა სილამაზე და მნიშვნელობა აქვს ასეთ ერთი შეხედვით პატარა მოლეკულაში!

ვალინომიცინის და გრამიციდინის დახმარების გარეშე მეცნიერები ჩაერთნენ ბიოლოგიური მემბრანების შესწავლაში.

ბიოლოგიური გარსები

მაგრამ მემბრანების შემადგენლობა ყოველთვის მოიცავს კიდევ ერთ მთავარ კომპონენტს, რომელიც განსაზღვრავს მათ ბუნებას. ეს არის ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები, ანუ ლიპიდები. ლიპიდური მოლეკულები მცირე ზომისაა, მაგრამ ისინი ქმნიან ძლიერ გიგანტურ ანსამბლებს, რომლებიც ქმნიან უწყვეტ მემბრანულ ფენას. ამ ფენაში ცილის მოლეკულებია ჩადგმული – და აქ არის ბიოლოგიური მემბრანის ერთ-ერთი მოდელი.

რატომ არის ბიომემბრანები მნიშვნელოვანი? ზოგადად, მემბრანები ცოცხალი ორგანიზმის ყველაზე მნიშვნელოვანი მარეგულირებელი სისტემებია. ახლა, ბიომემბრანების მსგავსად, იქმნება მნიშვნელოვანი ტექნიკური საშუალებები - მიკროელექტროდები, სენსორები, ფილტრები, საწვავის უჯრედები... და ტექნოლოგიაში მემბრანის პრინციპების გამოყენების შემდგომი პერსპექტივები ნამდვილად უსაზღვროა.

ბიოქიმიის სხვა ინტერესები

გამორჩეული ადგილი უკავია ნუკლეინის მჟავების ბიოქიმიის კვლევას. ისინი მიზნად ისახავს ქიმიური მუტაგენეზის მექანიზმის გაშიფვრას, აგრეთვე ნუკლეინის მჟავებსა და ცილებს შორის ურთიერთობის ბუნების გაგებას.

განსაკუთრებული ყურადღება დიდი ხანია კეთდება ხელოვნური გენის სინთეზზე. გენი, ან, მარტივად რომ ვთქვათ, დნმ-ის ფუნქციურად მნიშვნელოვანი მონაკვეთი, დღეს უკვე ქიმიური სინთეზით არის მიღებული. ეს არის ახლა მოდური "გენეტიკური ინჟინერიის" ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი სფერო. ბიოორგანული ქიმიისა და მოლეკულური ბიოლოგიის კვეთაზე სამუშაოები მოითხოვს ურთულესი ტექნიკის დაუფლებას, ქიმიკოსთა და ბიოლოგთა მეგობრულ თანამშრომლობას.

ბიოპოლიმერების კიდევ ერთი კლასი არის ნახშირწყლები, ან პოლისაქარიდები. ჩვენ ვიცით ამ ჯგუფის ნივთიერებების ტიპიური წარმომადგენლები - ცელულოზა, სახამებელი, გლიკოგენი, ჭარხლის შაქარი. მაგრამ ცოცხალ ორგანიზმში ნახშირწყლები ასრულებენ მრავალფეროვან ფუნქციას. ეს არის უჯრედის დაცვა მტრებისგან (იმუნიტეტი), ეს არის უჯრედის კედლების ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი, რეცეპტორული სისტემების კომპონენტი.

და ბოლოს, ანტიბიოტიკები. ლაბორატორიებში გამოკვეთილია ანტიბიოტიკების ისეთი მნიშვნელოვანი ჯგუფების სტრუქტურა, როგორიცაა სტრეპტოტრიცინი, ოლივომიცინი, ალბოფუნგინი, აბიკოვქრომიცინი, აურეოლის მჟავა, რომლებსაც აქვთ სიმსივნის საწინააღმდეგო, ანტივირუსული და ანტიბაქტერიული აქტივობა.

შეუძლებელია ვისაუბროთ ბიოორგანული ქიმიის ყველა ძიებასა და მიღწევაზე. მხოლოდ დარწმუნებით შეიძლება ითქვას, რომ ბიოორგანიკოსებს იმაზე მეტი გეგმები აქვთ, ვიდრე გააკეთეს.

ბიოქიმია მჭიდროდ თანამშრომლობს მოლეკულურ ბიოლოგიასთან, ბიოფიზიკასთან, რომლებიც სწავლობენ ცხოვრებას მოლეკულურ დონეზე. ეს გახდა ამ კვლევების ქიმიური საფუძველი. მისი ახალი მეთოდების, ახალი სამეცნიერო კონცეფციების შექმნა და ფართო გამოყენება ხელს უწყობს ბიოლოგიის შემდგომ პროგრესს. ეს უკანასკნელი, თავის მხრივ, ხელს უწყობს ქიმიური მეცნიერებების განვითარებას.

ბიოქიმია არის მთელი მეცნიერება, რომელიც სწავლობს, პირველ რიგში, უჯრედებისა და ორგანიზმების ქიმიურ შემადგენლობას და მეორეც, ქიმიურ პროცესებს, რომლებიც საფუძვლად უდევს მათ სასიცოცხლო საქმიანობას. ტერმინი სამეცნიერო საზოგადოებაში 1903 წელს შემოიტანა გერმანელმა ქიმიკოსმა კარლ ნოიბერგმა.

თუმცა, თავად ბიოქიმიის პროცესები ცნობილია უძველესი დროიდან. და ამ პროცესების საფუძველზე ადამიანები აცხობდნენ პურს და ამზადებდნენ ყველს, ამზადებდნენ ღვინოს და აცმევდნენ ცხოველის ტყავს, მკურნალობდნენ დაავადებებს მწვანილებით, შემდეგ კი წამლებით. და ეს ყველაფერი ეფუძნება ბიოქიმიურ პროცესებს.

ასე, მაგალითად, თავად მეცნიერების შესახებ არაფერი იცოდა, არაბმა მეცნიერმა და ექიმმა ავიცენამ, რომელიც მე-10 საუკუნეში ცხოვრობდა, აღწერა მრავალი სამკურნალო ნივთიერება და მათი გავლენა სხეულზე. და ლეონარდო და ვინჩიმ დაასკვნა, რომ ცოცხალ ორგანიზმს შეუძლია იცხოვროს მხოლოდ ატმოსფეროში, რომელშიც ალი შეიძლება დაიწვას.

ნებისმიერი სხვა მეცნიერების მსგავსად, ბიოქიმია იყენებს კვლევისა და შესწავლის საკუთარ მეთოდებს. და მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ქრომატოგრაფია, ცენტრიფუგაცია და ელექტროფორეზი.

ბიოქიმია დღეს არის მეცნიერება, რომელმაც დიდი ნახტომი გააკეთა მის განვითარებაში. ასე, მაგალითად, ცნობილი გახდა, რომ დედამიწაზე არსებული ყველა ქიმიური ელემენტიდან მეოთხედზე ცოტა მეტია ადამიანის სხეულში. და იშვიათი ელემენტების უმეტესობა, გარდა იოდისა და სელენისა, სრულიად არასაჭიროა ადამიანისთვის სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. მაგრამ ისეთი ორი საერთო ელემენტი, როგორიცაა ალუმინი და ტიტანი, ჯერ კიდევ არ არის ნაპოვნი ადამიანის სხეულში. და მათი პოვნა უბრალოდ შეუძლებელია - ისინი არ არიან საჭირო სიცოცხლისთვის. და ყველა მათგანს შორის მხოლოდ 6 არის ის, რაც ადამიანს ყოველდღიურად სჭირდება და სწორედ მათგან შედგება ჩვენი ორგანიზმი 99%. ეს არის ნახშირბადი, წყალბადი, აზოტი, ჟანგბადი, კალციუმი და ფოსფორი.

ბიოქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს პროდუქტების ისეთ მნიშვნელოვან კომპონენტებს, როგორიცაა ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები და ნუკლეინის მჟავები. დღეს ჩვენ თითქმის ყველაფერი ვიცით ამ ნივთიერებების შესახებ.

ზოგი ერთმანეთში ურევს ორ მეცნიერებას - ბიოქიმიას და ორგანულ ქიმიას. მაგრამ ბიოქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ბიოლოგიურ პროცესებს, რომლებიც ხდება მხოლოდ ცოცხალ ორგანიზმში. მაგრამ ორგანული ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ნახშირბადის გარკვეულ ნაერთებს, და ეს არის ალკოჰოლები, ეთერები, ალდეჰიდები და მრავალი სხვა ნაერთი.

ბიოქიმია ასევე არის მეცნიერება, რომელიც მოიცავს ციტოლოგიას, ანუ ცოცხალი უჯრედის შესწავლას, მის სტრუქტურას, ფუნქციონირებას, რეპროდუქციას, დაბერებას და სიკვდილს. ხშირად ბიოქიმიის ამ დარგს მოლეკულურ ბიოლოგიას უწოდებენ.

თუმცა, მოლეკულური ბიოლოგია, როგორც წესი, მუშაობს ნუკლეინის მჟავებთან, მაგრამ ბიოქიმიკოსებს უფრო მეტად აინტერესებთ ცილები და ფერმენტები, რომლებიც იწვევენ გარკვეულ ბიოქიმიურ რეაქციებს.

დღეს ბიოქიმია სულ უფრო მეტად იყენებს გენეტიკური ინჟინერიისა და ბიოტექნოლოგიის განვითარებას. თუმცა, თავისთავად ისინი ასევე სხვადასხვა მეცნიერებებია, რომლებსაც თითოეული სწავლობს საკუთარ თავს. მაგალითად, ბიოტექნოლოგია სწავლობს უჯრედების კლონირების მეთოდებს, გენეტიკური ინჟინერია კი ცდილობს მოძებნოს გზები, რათა შეცვალოს ადამიანის ორგანიზმში დაავადებული გენი ჯანსაღი გენით და ამით თავიდან აიცილოს მრავალი მემკვიდრეობითი დაავადების განვითარება.

და ყველა ეს მეცნიერება მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, რაც ეხმარება მათ განვითარებასა და კაცობრიობის სასარგებლოდ მუშაობაში.

ბიოქიმიური ანალიზი - ფერმენტების, ორგანული და მინერალური ნივთიერებების ფართო სპექტრის შესწავლა. ეს არის ადამიანის ორგანიზმში მეტაბოლიზმის ანალიზი: ნახშირწყლები, მინერალები, ცხიმები და ცილები. მეტაბოლიზმის ცვლილებები გვიჩვენებს არის თუ არა პათოლოგია და რომელ კონკრეტულ ორგანოში.

ეს ანალიზი კეთდება, თუ ექიმი ეჭვობს ფარულ დაავადებაზე. ანალიზის შედეგია ორგანიზმში პათოლოგია განვითარების საწყის ეტაპზე და სპეციალისტს შეუძლია წამლების არჩევანის ნავიგაცია.

ამ ანალიზის დახმარებით ლეიკემია შეიძლება გამოვლინდეს ადრეულ ეტაპზე, როდესაც სიმპტომები ჯერ არ დაწყებულა. ამ შემთხვევაში შეგიძლიათ დაიწყოთ საჭირო მედიკამენტების მიღება და შეაჩეროთ დაავადების პათოლოგიური პროცესი.

შერჩევის პროცესი და ანალიზის ინდიკატორის მნიშვნელობები

ანალიზისთვის სისხლი იღება ვენიდან, დაახლოებით ხუთიდან ათ მილილიტრამდე. იგი მოთავსებულია სპეციალურ სინჯარაში. ანალიზი ტარდება პაციენტის ცარიელ კუჭზე, უფრო სრული სიზუსტისთვის. თუ ჯანმრთელობის საფრთხე არ არსებობს, რეკომენდებულია არ მიიღოთ სისხლის წინარე მედიკამენტები.

ანალიზის შედეგების ინტერპრეტაციისთვის გამოიყენება ყველაზე ინფორმაციული ინდიკატორები:
- გლუკოზისა და შაქრის დონე - გაზრდილი მაჩვენებელი ახასიათებს ადამიანში შაქრიანი დიაბეტის განვითარებას, მისი მკვეთრი დაქვეითება საფრთხეს უქმნის სიცოცხლეს;
- ქოლესტერინი - მისი გაზრდილი შემცველობა მიუთითებს სისხლძარღვების ათეროსკლეროზის არსებობისა და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების რისკზე;
- ტრანსამინაზები - ფერმენტები, რომლებიც აღმოაჩენენ დაავადებებს, როგორიცაა მიოკარდიუმის ინფარქტი, ღვიძლის დაზიანება (ჰეპატიტი) ან რაიმე დაზიანების არსებობა;
- ბილირუბინი - მისი მაღალი დონე მიუთითებს ღვიძლის დაზიანებაზე, სისხლის წითელი უჯრედების მასიურ განადგურებაზე და ნაღვლის გადინების დარღვევაზე;
- შარდოვანა და კრეატინი - მათი ჭარბი რაოდენობა მიუთითებს თირკმელებისა და ღვიძლის გამოყოფის ფუნქციის შესუსტებაზე;
- მთლიანი ცილა - მისი მაჩვენებლები იცვლება, როდესაც ორგანიზმში ხდება სერიოზული ავადმყოფობა ან რაიმე უარყოფითი პროცესი;
- ამილაზა - პანკრეასის ფერმენტია, სისხლში მისი დონის მატება მიუთითებს ჯირკვლის ანთებაზე - პანკრეატიტზე.

გარდა ზემოაღნიშნულისა, ბიოქიმიური სისხლის ტესტი ადგენს ორგანიზმში კალიუმის, რკინის, ფოსფორის და ქლორის შემცველობას. ანალიზის შედეგების გაშიფვრა შეუძლია მხოლოდ დამსწრე ექიმს, რომელიც დანიშნავს შესაბამის მკურნალობას.

ამ სტატიაში ჩვენ ვუპასუხებთ კითხვას, რა არის ბიოქიმია. აქ განვიხილავთ ამ მეცნიერების განმარტებას, მის ისტორიას და კვლევის მეთოდებს, ყურადღებას მივაქცევთ ზოგიერთ პროცესს და განვსაზღვრავთ მის განყოფილებებს.

შესავალი

კითხვაზე, რა არის ბიოქიმია, საკმარისია იმის თქმა, რომ ეს არის მეცნიერება, რომელიც ეძღვნება ქიმიურ შემადგენლობას და პროცესებს, რომლებიც ხდება ორგანიზმის ცოცხალი უჯრედის შიგნით. თუმცა, მას აქვს მრავალი კომპონენტი, რომელთა გაცნობის შემდეგ, შეგიძლიათ მიიღოთ უფრო კონკრეტული წარმოდგენა მასზე.

XIX საუკუნის ზოგიერთ ეპიზოდში პირველად გამოიყენეს ტერმინოლოგიური ერთეული „ბიოქიმია“. თუმცა, იგი სამეცნიერო წრეებში მხოლოდ 1903 წელს შემოიტანა გერმანიიდან ქიმიკოსმა - კარლ ნოიბერგმა. ეს მეცნიერება ბიოლოგიასა და ქიმიას შორის შუალედურ ადგილს იკავებს.

ისტორიული ფაქტები

ცალსახად პასუხის გაცემა კითხვაზე, რა არის ბიოქიმია, კაცობრიობას მხოლოდ ასი წლის წინ შეეძლო. მიუხედავად იმისა, რომ საზოგადოება ძველ დროში იყენებდა ბიოქიმიურ პროცესებსა და რეაქციებს, მას ეჭვი არ ეპარებოდა მათი ნამდვილი არსის არსებობაში.

ზოგიერთი ყველაზე შორეული მაგალითია პურის დამზადება, მეღვინეობა, ყველის დამზადება და ა.შ. მცენარის სამკურნალო თვისებებზე, ჯანმრთელობის პრობლემებზე და ა.შ. კითხვებმა აიძულა ადამიანს ჩაუღრმავებოდა მათი საქმიანობის საფუძველი და ბუნება.

მიმართულებათა საერთო ნაკრების შემუშავება, რამაც საბოლოოდ ბიოქიმიის შექმნა გამოიწვია, უკვე შეინიშნება ძველ დროში. მეცნიერ-ექიმმა სპარსეთიდან მეათე საუკუნეში დაწერა წიგნი სამედიცინო მეცნიერების კანონების შესახებ, სადაც მან შეძლო დაწვრილებით აღეწერა სხვადასხვა სამკურნალო ნივთიერების აღწერა. მე-17 საუკუნეში ვან ჰელმონტმა შემოგვთავაზა ტერმინი "ფერმენტი", როგორც ქიმიური რეაგენტის ერთეული, რომელიც მონაწილეობს საჭმლის მონელების პროცესებში.

მე-18 საუკუნეში ა.ლ. ლავუაზიე და მ.ვ. ლომონოსოვი, მიღებული იქნა მატერიის მასის შენარჩუნების კანონი. ამავე საუკუნის ბოლოს დადგინდა ჟანგბადის მნიშვნელობა სუნთქვის პროცესში.

1827 წელს მეცნიერებამ შესაძლებელი გახადა ბიოლოგიური მოლეკულების დაყოფა ცხიმების, ცილების და ნახშირწყლების ნაერთებად. ეს ტერმინები დღესაც გამოიყენება. ერთი წლის შემდეგ, F. Wöhler-ის ნაშრომში დადასტურდა, რომ ცოცხალი სისტემების ნივთიერებების სინთეზირება შესაძლებელია ხელოვნური საშუალებებით. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მოვლენა იყო ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის მომზადება და შედგენა.

ბიოქიმიის საფუძვლები ჩამოყალიბდა მრავალი ასეული წლის განმავლობაში, მაგრამ მათ მიიღეს მკაფიო განმარტება 1903 წელს. ეს მეცნიერება გახდა პირველი დისციპლინა ბიოლოგიური კატეგორიიდან, რომელსაც ჰქონდა მათემატიკური ანალიზის საკუთარი სისტემა.

25 წლის შემდეგ, 1928 წელს, ფ.გრიფიტმა ჩაატარა ექსპერიმენტი, რომლის მიზანი იყო ტრანსფორმაციის მექანიზმის შესწავლა. მეცნიერმა თაგვები პნევმოკოკით დააინფიცირა. მან მოკლა ერთი შტამის ბაქტერია და დაამატა მეორეს ბაქტერიას. კვლევამ აჩვენა, რომ პათოგენების დახვეწის პროცესი განაპირობებს ნუკლეინის მჟავას და არა ცილის წარმოებას. აღმოჩენების სია ამ დროისთვის ივსება.

დაკავშირებული დისციპლინების ხელმისაწვდომობა

ბიოქიმია ცალკე მეცნიერებაა, მაგრამ მის შექმნას წინ უძღოდა ქიმიის ორგანული განყოფილების განვითარების აქტიური პროცესი. მთავარი განსხვავება მდგომარეობს კვლევის ობიექტებში. ბიოქიმიაში განიხილება მხოლოდ ის ნივთიერებები ან პროცესები, რომლებიც შეიძლება მოხდეს ცოცხალი ორგანიზმების პირობებში და არა მათ გარეთ.

საბოლოო ჯამში, ბიოქიმია მოლეკულური ბიოლოგიის ცნებას მოიცავდა. ისინი ერთმანეთისგან განსხვავდებიან ძირითადად მოქმედების მეთოდებით და მათ მიერ შესწავლილი საგნებით. ამჟამად სინონიმებად გამოიყენება ტერმინოლოგიური ერთეულები „ბიოქიმია“ და „მოლეკულური ბიოლოგია“.

სექციების ხელმისაწვდომობა

დღეისათვის ბიოქიმია მოიცავს უამრავ კვლევის სფეროს, მათ შორის:

სტატიკური ბიოქიმიის დარგი - მეცნიერება ცოცხალი არსების ქიმიური შემადგენლობის, სტრუქტურებისა და მოლეკულური მრავალფეროვნების, ფუნქციების და ა.შ.

არსებობს მთელი რიგი განყოფილებები, რომლებიც სწავლობენ ცილის, ლიპიდების, ნახშირწყლების, ამინომჟავების მოლეკულების ბიოლოგიურ პოლიმერებს, აგრეთვე ნუკლეინის მჟავებს და თავად ნუკლეოტიდს.

ბიოქიმია, რომელიც შეისწავლის ვიტამინებს, მათ როლს და სხეულზე ზემოქმედების ფორმას, დეფიციტის ან გადაჭარბებული რაოდენობის შემთხვევაში სასიცოცხლო პროცესების შესაძლო დარღვევას.

ჰორმონალური ბიოქიმია არის მეცნიერება, რომელიც შეისწავლის ჰორმონებს, მათ ბიოლოგიურ ეფექტს, დეფიციტის ან სიჭარბის მიზეზებს.

მეტაბოლიზმის მეცნიერება და მისი მექანიზმები არის ბიოქიმიის დინამიური განყოფილება (მოიცავს ბიოენერგეტიკას).

მოლეკულური ბიოლოგიის კვლევა.

ბიოქიმიის ფუნქციური კომპონენტი სწავლობს ქიმიური გარდაქმნების ფენომენს, რომელიც პასუხისმგებელია სხეულის ყველა კომპონენტის ფუნქციონირებაზე, დაწყებული ქსოვილებით და დამთავრებული მთელი სხეულით.

სამედიცინო ბიოქიმია - განყოფილება მეტაბოლიზმის ნიმუშებზე სხეულის სტრუქტურებს შორის დაავადებების გავლენის ქვეშ.

ასევე არსებობს მიკროორგანიზმების ბიოქიმიის ფილიალები, ადამიანები, ცხოველები, მცენარეები, სისხლი, ქსოვილები და ა.შ.

კვლევისა და პრობლემის გადაჭრის ინსტრუმენტები

ბიოქიმიის მეთოდები ეფუძნება ფრაქციებს, ანალიზს, დეტალურ შესწავლას და როგორც ცალკეული კომპონენტის, ისე მთელი ორგანიზმის ან მისი ნივთიერების სტრუქტურის გათვალისწინებას. მათი უმეტესობა ჩამოყალიბდა მე-20 საუკუნეში და ყველაზე ფართოდ ცნობილი იყო ქრომატოგრაფია - ცენტრიფუგაციის და ელექტროფორეზის პროცესი.



მე-20 საუკუნის ბოლოს, ბიოქიმიურმა მეთოდებმა უფრო და უფრო იპოვეს მათი გამოყენება ბიოლოგიის მოლეკულურ და ფიჭურ სექციებში. განისაზღვრა მთელი ადამიანის დნმ-ის გენომის სტრუქტურა. ამ აღმოჩენამ შესაძლებელი გახადა გაეცნო დიდი რაოდენობით ნივთიერებების არსებობას, კერძოდ, სხვადასხვა ცილებს, რომლებიც არ იქნა აღმოჩენილი ბიომასის გაწმენდის დროს, ნივთიერებაში მათი უკიდურესად დაბალი შემცველობის გამო.

გენომიკამ ეჭვქვეშ დააყენა ბიოქიმიური ცოდნის უზარმაზარი რაოდენობა და განაპირობა მის მეთოდოლოგიაში ცვლილებების შემუშავება. გაჩნდა კომპიუტერული ვირტუალური სიმულაციის კონცეფცია.

ქიმიური კომპონენტი

ფიზიოლოგია და ბიოქიმია მჭიდრო კავშირშია. ეს აიხსნება ყველა ფიზიოლოგიური პროცესის მიმდინარეობის ნორმის დამოკიდებულებით სხვადასხვა რაოდენობის ქიმიური ელემენტების შემცველობით.



ბუნებაში შეგიძლიათ იპოვოთ ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის 90 კომპონენტი, მაგრამ სიცოცხლისთვის საჭიროა დაახლოებით მეოთხედი. ჩვენს სხეულს საერთოდ არ სჭირდება ბევრი იშვიათი კომპონენტი.

ცოცხალი არსებების იერარქიულ ცხრილში ტაქსონის განსხვავებული პოზიცია იწვევს გარკვეული ელემენტების არსებობის განსხვავებულ მოთხოვნილებას.

ადამიანის მასის 99% შედგება ექვსი ელემენტისგან (C, H, N, O, F, Ca). ამ ტიპის ატომების ძირითადი რაოდენობის გარდა, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებებს, ჩვენ გვჭირდება კიდევ 19 ელემენტი, მაგრამ მცირე ან მიკროსკოპული მოცულობით. მათ შორისაა: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na და სხვა.

ცილის ბიომოლეკულა

ბიოქიმიის მიერ შესწავლილი ძირითადი მოლეკულებია ნახშირწყლები, ცილები, ლიპიდები, ნუკლეინის მჟავები და ამ მეცნიერების ყურადღება გამახვილებულია მათ ჰიბრიდებზე.

ცილები დიდი ნაერთებია. ისინი წარმოიქმნება მონომერების - ამინომჟავების შემაერთებელი ჯაჭვებით. ცოცხალი არსებების უმეტესობა ცილებს ამ ნაერთების ოცი სახეობის სინთეზით იღებს.

ეს მონომერები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან რადიკალური ჯგუფის აგებულებით, რომელიც უზარმაზარ როლს თამაშობს ცილების დაკეცვის პროცესში. ამ პროცესის მიზანია სამგანზომილებიანი სტრუქტურის ჩამოყალიბება. ამინომჟავები ერთმანეთთან დაკავშირებულია პეპტიდური ბმების წარმოქმნით.

პასუხის გაცემისას რა არის ბიოქიმია, არ შეიძლება არ აღინიშნოს ისეთი რთული და მრავალფუნქციური ბიოლოგიური მაკრომოლეკულები, როგორიცაა ცილები. მათ უფრო მეტი დავალება აქვთ, ვიდრე პოლისაქარიდები ან ნუკლეინის მჟავები.

ზოგიერთი ცილა წარმოდგენილია ფერმენტებით და ახდენს ბიოქიმიური ხასიათის სხვადასხვა რეაქციების კატალიზებას, რაც მეტად მნიშვნელოვანია მეტაბოლიზმისთვის. ცილის სხვა მოლეკულებს შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც სასიგნალო მექანიზმები, შექმნან ციტოჩონჩხები, მონაწილეობა მიიღონ იმუნურ დაცვაში და ა.შ.

ცილების ზოგიერთ ტიპს შეუძლია შექმნას არაცილოვანი ბიომოლეკულური კომპლექსები. ცილების ოლიგოსაქარიდებთან შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი ნივთიერებები იძლევა მოლეკულების არსებობას, როგორიცაა გლიკოპროტეინები, ხოლო ლიპიდებთან ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება ლიპოპროტეიდები.

ნუკლეინის მჟავის მოლეკულა

ნუკლეინის მჟავები წარმოდგენილია მაკრომოლეკულების კომპლექსებით, რომლებიც შედგება ჯაჭვების პოლინუკლეოტიდური ნაკრებისგან. მათი მთავარი ფუნქციური დანიშნულებაა მემკვიდრეობითი ინფორმაციის კოდირება. ნუკლეინის მჟავების სინთეზი ხდება მონონუკლეოზიდის ტრიფოსფატის მაკროენერგეტიკული მოლეკულების (ATP, TTP, UTP, GTP, CTP) არსებობის გამო.

ასეთი მჟავების ყველაზე გავრცელებული წარმომადგენლები არიან დნმ და რნმ. ეს სტრუქტურული ელემენტები გვხვდება ყველა ცოცხალ უჯრედში, არქეებიდან ევკარიოტებამდე და ვირუსებამდე.

ლიპიდური მოლეკულა

ლიპიდები არის გლიცერინისაგან შემდგარი მოლეკულური ნივთიერებები, რომლებზეც ცხიმოვანი მჟავები (1-დან 3-მდე) მიმაგრებულია ესტერული ბმებით. ასეთი ნივთიერებები იყოფა ჯგუფებად ნახშირწყალბადის ჯაჭვის სიგრძის მიხედვით და ასევე ყურადღება მიაქციეთ გაჯერებას. წყლის ბიოქიმია არ აძლევს მას ლიპიდების (ცხიმების) ნაერთების დაშლის საშუალებას. როგორც წესი, ასეთი ნივთიერებები იხსნება პოლარულ ხსნარებში.



ლიპიდების მთავარი ამოცანაა ორგანიზმისთვის ენერგიის მიწოდება. ზოგიერთი არის ჰორმონების ნაწილი, შეუძლია შეასრულოს სასიგნალო ფუნქცია ან ატარებს ლიპოფილურ მოლეკულებს.

ნახშირწყლების მოლეკულა

ნახშირწყლები არის ბიოპოლიმერები, რომლებიც წარმოიქმნება მონომერების გაერთიანებით, რომლებიც ამ შემთხვევაში წარმოდგენილია მონოსაქარიდებით, როგორიცაა, მაგალითად, გლუკოზა ან ფრუქტოზა. მცენარეთა ბიოქიმიის შესწავლამ ადამიანს საშუალება მისცა დაედგინა, რომ ნახშირწყლების ძირითადი ნაწილი მათშია.

ეს ბიოპოლიმერები თავის გამოყენებას პოულობენ სტრუქტურულ ფუნქციაში და ენერგეტიკული რესურსების მიწოდებაში სხეულის ან უჯრედისთვის. მცენარეებში მთავარი შესანახი ნივთიერება სახამებელია, ცხოველებში კი გლიკოგენი.

კრებსის ციკლის მსვლელობა

ბიოქიმიაში არსებობს კრებსის ციკლი - ფენომენი, რომლის დროსაც ევკარიოტული ორგანიზმების უპირატესი რაოდენობა იღებს ენერგიის უმეტეს ნაწილს, რომელიც დახარჯულია საკვების დაჟანგვის პროცესებზე, რომელსაც ისინი მიირთმევენ.

ის შეიძლება შეინიშნოს უჯრედული მიტოქონდრიის შიგნით. იგი წარმოიქმნება რამდენიმე რეაქციის შედეგად, რომლის დროსაც გამოიყოფა „ფარული“ ენერგიის მარაგი.

ბიოქიმიაში, კრებსის ციკლი არის საერთო სუნთქვის პროცესისა და უჯრედებში მატერიალური მეტაბოლიზმის მნიშვნელოვანი ნაწილი. ციკლი აღმოაჩინა და შეისწავლა ჰ.კრებსმა. ამისათვის მეცნიერმა მიიღო ნობელის პრემია.

ამ პროცესს ასევე უწოდებენ ელექტრონების გადაცემის სისტემას. ეს განპირობებულია ATP-ის ADP-ად გარდაქმნის თანმხლებით. პირველი ნაერთი, თავის მხრივ, ეწევა მეტაბოლური რეაქციების უზრუნველყოფას ენერგიის განთავისუფლებით.

ბიოქიმია და მედიცინა

მედიცინის ბიოქიმია წარმოდგენილია ჩვენთვის, როგორც მეცნიერება, რომელიც მოიცავს ბიოლოგიური და ქიმიური პროცესების მრავალ სფეროს. ამჟამად არის განათლების მთელი ფილიალი, რომელიც ამზადებს სპეციალისტებს ამ კვლევებისთვის.

აქ ისინი სწავლობენ ყველა ცოცხალ არსებას: ბაქტერიებიდან თუ ვირუსებიდან ადამიანის ორგანიზმამდე. ბიოქიმიკოსის სპეციალობის ქონა სუბიექტს აძლევს შესაძლებლობას თვალყური ადევნოს დიაგნოზს და გააანალიზოს ცალკეულ განყოფილებაზე მოქმედი მკურნალობა, გამოიტანოს დასკვნები და ა.შ.



ამ დარგის მაღალკვალიფიციური ექსპერტის მოსამზადებლად, თქვენ უნდა ასწავლოთ მას საბუნებისმეტყველო მეცნიერებები, სამედიცინო საფუძვლები და ბიოტექნოლოგიური დისციპლინები, ისინი ატარებენ ბევრ ტესტს ბიოქიმიაში. ასევე, სტუდენტს ეძლევა შესაძლებლობა პრაქტიკულად გამოიყენოს თავისი ცოდნა.

ბიოქიმიის უნივერსიტეტები ამჟამად სულ უფრო მეტ პოპულარობას იძენს, რაც განპირობებულია ამ მეცნიერების სწრაფი განვითარებით, ადამიანებისთვის მისი მნიშვნელობით, მოთხოვნით და ა.შ.

ყველაზე ცნობილ საგანმანათლებლო დაწესებულებებს შორის, სადაც სწავლობენ მეცნიერების ამ დარგის სპეციალისტებს, ყველაზე პოპულარული და მნიშვნელოვანი არის: მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი. ლომონოსოვი, PSPU im. ბელინსკი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი. ოგარევას, ყაზანისა და კრასნოიარსკის სახელმწიფო უნივერსიტეტები და სხვა.

ასეთ უნივერსიტეტებში ჩასაბარებლად საჭირო საბუთების ნუსხა არ განსხვავდება სხვა უმაღლეს საგანმანათლებლო დაწესებულებებში ჩარიცხვის სიისგან. ბიოლოგია და ქიმია არის ძირითადი საგნები, რომლებიც უნდა ჩატარდეს მიღებისას.