Объекты, задачи и методы биохимии

Задачи и методы биохимии

Биологическая химия (биохимия) - это наука о веществах, входящих в состав живых организмов, и о химических превращениях одних биогенных веществ (т.е. веществ, синтезируемых живой природой) в другие биогенные вещества.

Биохимия изучает процессы, протекающие в организме как in vitro (в колбе), так и in vivo (в живых системах).

Биологическая химия решает большое число задач.

  • 1. Познание молекулярных механизмов физиологических, генетических и иммунологических процессов жизнедеятельности в норме и при патологии и действии на организм различных факторов.
  • 2. Совершенствование методов профилактики, диагностики и лечения заболеваний.
  • 3. Разработка новых лекарственных средств, нормализующих обменные процессы.
  • 4. Разработка научных основ, рационального, сбалансированного питания, здорового образа жизни.

Методы анализа (определения) состава организма подразделяются на физические и химические.

Физические методы - это методы, неразрушающие изучаемый объект. Используются в основном спектральные свойства вещества. Разделы физической химии (физхимии), применяющиеся при исследованиях: термодинамика, кинетика, строение вещества.

Химический анализ подразделяется на качественный (из чего состоит данная биологическая проба или объект) и количественный (сколько этих веществ в объекте или пробе). Химический анализ - это аналитическая химия.

Например, при помощи количественного химического анализа было определено, что в человеке содержится около 10 кг сухого вещества.

Основные открытия и достижения биохимии

Биохимия - это сравнительно молодая наука, она возникла на рубеже 19 в. Впервые в научной литературе термин «биохимия» использовал в 1903 году немецкий химик Карл Нойберг.

Как наука биохимия сформировалась относительно недавно, однако корни ее уходят в глубокую древность. Так, на основе биохимических процессов развивались такие производства как сыроварение, хлебопечение, виноделие, выделка кожи и т.д.

Авиценна (980-1037) - разработал первую

химическую классификацию веществ, применяемых в медицине, и изложил ее в труде «Канон врачебной науки».

Средние века, период «алхимии» - это попытки создания химическим путем «панацеи» от всех болезней. 16-17 вв. - появилось особое направление «ятрохимия» (от греч. «ятрос» - врач). Немецкий врач-ятрохимик Парацельс выдвинул прогрессивное по тем временам предположение о тесной связи химии и медицины.

Ван-Гель-Монт высказался о наличии в живых организмах факторов, участвующих в различных химических процессах.

17-18 вв. - немецкий химик и врач Шталь сформулировал теорию горючего начала - теорию «флогистона»: якобы в процессе горения из горючего вещества выделяется особое невесомое вещество - флогистон. Эти метафизические воззрения были опровергнуты работами Ломоносова и Лавуазье, которые открыли законы сохранения массы. Лавуазье показал, что при горении, так-же как и при дыхании, поглощается О2 и выделяется СО2.

К концу 18 в. был накоплен большой практический материал и выделено огромное количество органических соединений растительного и животного происхождения. Работы Реомюра и Спалланцони положили начало изучению ферментов пищеварительных соков.

1814 г. - русский ученый Кирхгофф описал осахаривание крахмала под действием фермента амилазы. Либих (1839) выяснил, что главные компоненты животных и растений - это белки, жиры, углеводы. Бертло (1854) - провел синтез жиров; Бутлеров (1861) - синтез углеводов.

Накопление большого числа сведений о химическом составе животных и растений, химических превращениях, которые в них происходят, привело к систематизации уже имеющихся данных в учебных руководствах Либиха - в Европе, Ходнева - в России.

Таким образом, в конце 19 в. появилась новая отрасль химии - биологическая химия, т.е. химия жизни, химия жизненных процессов.

Открытие швейцарским ученым Мишером в 1869 г. ДНК привело к изучению нуклеиновых кислот (НК). Были поставлены первые опыты по взаимопревращению жиров, белков, углеводов. Возникло учение о витаминах (Лунин, Эйкман, Функ и другие), о ферментах (Манасеина, Павлов), гормонах (Бернар).

В 20 в. биохимия достигла подлинного расцвета: Фишером была обоснована пептидная теория строения белков; Кноопом, Ленинджером - окисление и биосинтез жирных кислот; Кребсом, Мейергофом - созданы схемы биохимических превращений углеводов и образования АТФ. К середине 20-го столетия были заложены серьезные основы к развитию таких направлений, как биоэнергетика.

генная инженерия, молекулярная биология и др. Достижения биохимии широко применяются в медицине, фармации, народном хозяйстве.

Значение биохимии как науки для человеческого общества определяется тем, что она является одной из теоретических основ медицины, сельского хозяйства, биотехнологии, генетической инженерии и ряда отраслей промышленности, лесного дела.

Биохимические процессы и показатели лежат в основе любой технологии пищевой промышленности: хлебопечения, сыроварения, виноделия, пивоварения, производства чая, жиров и масел, переработки молока, мяса и рыбы, плодов и овощей, производства крахмала и патоки. Биохимические знания необходимы для успешной организации кожевенного производства, при изготовлении меховых изделий, обработке натурального шелка. Ферментативные препараты широко используют при изготовлении хлопчатобумажных тканей. Все более расширяются такие биохимические производства, как изготовление витаминов, антибиотиков и других биологически активных соединений, органических кислот, кормового белка. Только на основе глубокого изучения закономерностей обмена веществ сельскохозяйственных растений и животных возможно получение больших урожаев с высоким качеством в растениеводстве и повышение продуктивности в животноводстве. Исключительно эффективно в этом отношении применение в сельском хозяйстве разнообразных химических препаратов: гербицидов, фунгицидов, кормовых витаминов, белков и антибиотиков, дефолиантов и десикантов (вызывают опадение листьев и предуборочное высушивание растений), инсектицидов (уничтожают насекомых-вредителей), репеллентов (отпугивают вредителей) и т. д.

Основные направления биохимии

Исторически сложились три направления биохимии:

  • 1. Статическая биохимия - исследует качественный и количественный химический состав живых организмов.
  • 2. Динамическая биохимия - изучает совокупность превращений веществ, энергии и информации в живом организме.
  • 3. Функциональная биохимия - изучает химическую основу функций тканей, органов, систем органов и межорганных взаимоотношений.

В зависимости от объекта исследования или направления исследования биохимию подразделяют на такие разделы, как:

  • - общая биохимия, которая изучает общие вопросы химических основ жизнедеятельности организмов;
  • -бионеорганическая химия изучающая роль и значение в процессе жизнедеятельности комплексов неорганических ионов с органическими соединениями;
  • - биоорганическая химия, исследующая физико-химические

основы функционирования живых систем;

биохимия человека и животных (растений, микроорганизмов);

  • - техническая биохимия, изучающая состав пищевых продуктов, химическую основу технологических процессов их хранения, переработки и т.д.;
  • - сравнительная (эволюционная) биохимия, которая исследует

биохимические процессы в сравнительном (эволюционном) аспекте;

- радиационная биохимияизучает биохимические основы радиационного повреждения и способы его профилактики в живом организме;

медицинская (клиническая) биохимия исследует биохимические основы патологических процессов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >