2:17 ص
البيولوجيا -
كتب الزراعة
كتاب : أساسيات الكيمياء الحياتية
الكيمياء الحيوية، دراسة المواد الكيميائية والعمليات التي تحدث في النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والتغيرات التي تخضع لها أثناء النمو والحياة. وهي تتعامل مع كيمياء الحياة، وبالتالي فهي تستعين بتقنيات الكيمياء التحليلية والعضوية والفيزيائية، فضلاً عن تقنيات علماء وظائف الأعضاء المعنيين بالأساس الجزيئي للعمليات الحيوية.
تُسمى جميع التغيرات الكيميائية داخل الكائن الحي - سواء تحلل المواد، عمومًا للحصول على الطاقة اللازمة، أو تراكم الجزيئات المعقدة اللازمة للعمليات الحيوية - بشكل جماعي التمثيل الغذائي. تعتمد هذه التغيرات الكيميائية على عمل المحفزات العضوية المعروفة باسم الإنزيمات، وتعتمد الإنزيمات بدورها في وجودها على الجهاز الوراثي للخلية. لذلك ليس من المستغرب أن تدخل الكيمياء الحيوية في التحقيق في التغيرات الكيميائية في المرض، وعمل الأدوية، وغيرها من جوانب الطب، وكذلك في التغذية، وعلم الوراثة، والزراعة.
مصطلح الكيمياء الحيوية مرادف لمصطلحين أقدم إلى حد ما: الكيمياء الفسيولوجية والكيمياء البيولوجية. غالبًا ما يتم تجميع جوانب الكيمياء الحيوية التي تتعامل مع كيمياء ووظائف الجزيئات الكبيرة جدًا (مثل البروتينات والأحماض النووية) تحت مصطلح علم الأحياء الجزيئي. عُرفت الكيمياء الحيوية بهذا المصطلح منذ عام 1900 تقريبًا. ومع ذلك، يمكن تتبع أصولها إلى ما هو أبعد من ذلك بكثير؛ حيث يشكل تاريخها المبكر جزءًا من التاريخ المبكر لكل من علم وظائف الأعضاء والكيمياء.
يتضمن وصف الحياة على المستوى الجزيئي وصفًا لجميع التغيرات الكيميائية المعقدة المترابطة التي تحدث داخل الخلية - أي العمليات المعروفة باسم التمثيل الغذائي الوسيط. إن عمليات النمو والتكاثر والوراثة، والتي تعد أيضًا موضوعات فضول الكيميائي الحيوي، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتمثيل الغذائي الوسيط ولا يمكن فهمها بشكل مستقل عنه. يمكن اختزال الخصائص والقدرات التي تظهرها الكائنات الحية متعددة الخلايا المعقدة إلى خصائص الخلايا الفردية لذلك الكائن الحي، ويمكن فهم سلوك كل خلية فردية من حيث بنيتها الكيميائية والتغيرات الكيميائية التي تحدث داخل تلك الخلية.
التركيب الكيميائي للمادة الحية
تحتوي كل خلية حية، بالإضافة إلى الماء والأملاح أو المعادن، على عدد كبير من المركبات العضوية، وهي مواد تتكون من الكربون مع كميات متفاوتة من الهيدروجين وعادةً أيضًا من الأكسجين. النيتروجين والفوسفور والكبريت هي أيضًا مكونات شائعة. بشكل عام، يمكن تصنيف الجزء الأكبر من المادة العضوية للخلية على أنها (1) بروتين، (2) كربوهيدرات، و (3) دهون، أو دهن. تعتبر الأحماض النووية ومشتقاتها العضوية المختلفة أيضًا من المكونات المهمة. تحتوي كل فئة على تنوع كبير من المركبات الفردية. توجد أيضًا العديد من المواد التي لا يمكن تصنيفها في أي من الفئات المذكورة أعلاه، على الرغم من أنها لا توجد عادة بكميات كبيرة.
البروتينات ضرورية للحياة، ليس فقط كعناصر بنيوية (مثل الكولاجين) ولتوفير الدفاع (كأجسام مضادة) ضد القوى المدمرة الغازية ولكن أيضًا لأن البروتينات هي المحفزات الحيوية الأساسية. تعتمد كيمياء البروتينات على الاكتشافات التي توصل إليها الكيميائي الألماني إميل فيشر، الذي أثبت عمله منذ عام 1882 أن البروتينات عبارة عن جزيئات كبيرة جدًا، أو بوليمرات، تتكون من حوالي 24 حمضًا أمينيًا. قد تختلف البروتينات في الحجم من جزيئات صغيرة - الأنسولين بوزن جزيئي يبلغ 5700 (بناءً على وزن ذرة الهيدروجين كـ 1) - إلى جزيئات كبيرة جدًا - بأوزان جزيئية تزيد عن 1000000. تم تحديد أول تسلسل كامل للأحماض الأمينية لجزيء الأنسولين في الخمسينيات.
وبحلول عام 1963، كان قد تم تحديد سلسلة الأحماض الأمينية في إنزيم البروتين ريبونوكلياز (الوزن الجزيئي 12700)، بمساعدة التقنيات الفيزيائية القوية لتحليل حيود الأشعة السينية. وفي ستينيات القرن العشرين، استخدم الحائزان على جائزة نوبل السير جون كاودري كيندرو وماكس فرديناند بيروتز دراسات الأشعة السينية لبناء نماذج ذرية مفصلة للبروتينات الهيموجلوبين والميوجلوبين (الصبغة التنفسية في العضلات)، والتي تم تأكيدها لاحقًا من خلال دراسات كيميائية متطورة. ويستند الاهتمام الدائم لعلماء الكيمياء الحيوية ببنية البروتينات إلى حقيقة مفادها أن ترتيب المجموعات الكيميائية في الفضاء يوفر أدلة مهمة فيما يتعلق بالنشاط البيولوجي للجزيئات.
---------------------------
-------------------------------
ليست هناك تعليقات: