6:35 ص
الكيمياء العضوية -
كتب الزراعة
كتاب : محاضرات في الكيمياء الحيوية
عدد صفحات الكتاب : 220 صفحة
الكيمياء الحيوية ، دراسة المواد والعمليات الكيميائية التي تحدث في النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والتغيرات التي تخضع لها أثناء التطور والحياة. إنه يتعامل مع كيمياء الحياة ، وعلى هذا النحو فإنه يعتمد على تقنيات الكيمياء التحليلية والعضوية والفيزيائية ، وكذلك تقنيات علماء الفسيولوجيا المهتمين بالأساس الجزيئي للعمليات الحيوية. جميع التغييرات الكيميائية داخل الكائن الحي - إما تحلل المواد ، بشكل عام للحصول على الطاقة اللازمة ، أو تراكم الجزيئات المعقدة اللازمة لعمليات الحياة - تسمى مجتمعة التمثيل الغذائي. تعتمد هذه التغييرات الكيميائية على عمل المحفزات العضوية المعروفة بالإنزيمات ، وتعتمد الإنزيمات بدورها في وجودها على الجهاز الجيني للخلية. ليس من المستغرب ، إذن ، أن تدخل الكيمياء الحيوية في التحقيق في التغيرات الكيميائية في المرض ، والعمل الدوائي ، والجوانب الأخرى للطب ، 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 الكيمياء ووظيفة الجزيئات الكبيرة جدًا (مثل البروتينات والأحماض النووية) تحت مصطلح البيولوجيا الجزيئية. الكيمياء الحيوية هي علم حديث العهد ، ولم تُعرف بهذا المصطلح إلا منذ حوالي عام 1900. ومع ذلك ، يمكن إرجاع أصولها إلى ما هو أبعد من ذلك بكثير ؛ تاريخها المبكر هو جزء من التاريخ المبكر لكل من علم وظائف الأعضاء والكيمياء.
قبل أن تتمكن الكيمياء من المساهمة بشكل كافٍ في الطب والزراعة ، كان عليها أن تحرر نفسها من المطالب العملية الفورية لكي تصبح علمًا خالصًا. حدث هذا في الفترة من حوالي 1650 إلى 1780 ، بدءًا من عمل روبرت بويل وبلغ ذروته في عمل أنطوان لوران لافوازييه ، أبو الكيمياء الحديثة. شكك بويل في أساس النظرية الكيميائية في عصره وعلّم أن الهدف المناسب للكيمياء هو تحديد تركيبة المواد. لاحظ جون مايو المعاصر التشابه الأساسي بين تنفس حيوان وحرق أو أكسدة المواد العضوية في الهواء. بعد ذلك ، عندما أجرى لافوازييه دراساته الأساسية حول الأكسدة الكيميائية ، مستوعبًا الطبيعة الحقيقية للعملية ، أظهر أيضًا ، من الناحية الكمية ، التشابه بين الأكسدة الكيميائية وعملية التنفس. كان التمثيل الضوئي ظاهرة بيولوجية أخرى شغلت انتباه الكيميائيين في أواخر القرن الثامن عشر. كان التظاهر ، من خلال العمل المشترك لجوزيف بريستلي وجان إنجنهاوس وجان سنيبير ، أن التمثيل الضوئي هو في الأساس عكس التنفس كان علامة بارزة في تطوير الفكر الكيميائي الحيوي.
على الرغم من هذه الاكتشافات الأساسية المبكرة ، كان على التقدم السريع في الكيمياء الحيوية انتظار تطور الكيمياء العضوية الهيكلية ، أحد الإنجازات العظيمة لعلم القرن التاسع عشر. يحتوي الكائن الحي على عدة آلاف من المركبات الكيميائية المختلفة. يعتبر توضيح التحولات الكيميائية التي خضعت لها هذه المركبات داخل الخلية الحية مشكلة مركزية للكيمياء الحيوية. من الواضح أن تحديد التركيب الجزيئي للمواد العضوية الموجودة في الخلايا الحية يجب أن يسبق دراسة الآليات الخلوية ، حيث يتم تصنيع هذه المواد وتحللها.
هناك القليل من الحدود الدقيقة في العلم ، والحدود بين الكيمياء العضوية والفيزيائية من ناحية ، والكيمياء الحيوية من ناحية أخرى ، أظهرت دائمًا الكثير من التداخل. استعارت الكيمياء الحيوية طرق ونظريات الكيمياء العضوية والفيزيائية وطبقتها على المشكلات الفسيولوجية. تم إعاقة التقدم في هذا المسار في البداية بسبب سوء فهم عنيد في التفكير العلمي - الخطأ المتمثل في افتراض أن التحولات التي خضعت لها المادة في الكائن الحي لم تكن خاضعة للقوانين الكيميائية والفيزيائية المطبقة على المواد غير الحية ، وبالتالي فإن هذه التحولات "الحيوية" "لا يمكن وصف الظواهر بمصطلحات كيميائية أو فيزيائية عادية. تم اتخاذ مثل هذا الموقف من قبل أنصار الحيوية ، الذين أكدوا أن المنتجات الطبيعية التي تشكلها الكائنات الحية لا يمكن أبدًا تصنيعها بالوسائل الكيميائية العادية. كان أول تخليق مختبري لمركب عضوي ، اليوريا ، بواسطة فريدريك فولر في عام 1828 ، بمثابة ضربة للحيويين ولكنه لم يكن ضربة حاسمة. لقد تراجعوا إلى خطوط دفاع جديدة ، بحجة أن اليوريا كانت مجرد مادة مطروحة - نتاج الانهيار وليس التوليف. أجبر نجاح الكيميائيين العضويين في تصنيع العديد من المنتجات الطبيعية على مزيد من التراجع عن الحيويين. من البديهي في الكيمياء الحيوية الحديثة أن القوانين الكيميائية التي تنطبق على المواد غير الحية صالحة بالتساوي داخل الخلية الحية.
في نفس الوقت الذي كان فيه هذا التقدم يعوقه نوع في غير محله من تقديس الظواهر الحية ، عملت الاحتياجات العملية للإنسان على تحفيز تقدم العلم الجديد. عندما أقامت الكيمياء العضوية والفيزيائية مجموعة نظرية مهيبة في القرن التاسع عشر ، قدمت احتياجات الطبيب والصيدلي والزراعي حافزًا دائمًا لتطبيق الاكتشافات الجديدة للكيمياء على مختلف المشكلات العملية الملحة.
كان اثنان من الشخصيات البارزة في القرن التاسع عشر ، وهما Justus von Liebig و Louis Pasteur ، مسؤولين بشكل خاص عن إضفاء الطابع الدرامي على التطبيق الناجح للكيمياء لدراسة علم الأحياء. درس ليبيج الكيمياء في باريس وعاد إلى ألمانيا بالإلهام الذي اكتسبه من خلال الاتصال بالطلاب السابقين وزملاء لافوازييه. أنشأ في جيسن مختبرًا تعليميًا وبحثيًا رائعًا ، وهو الأول من نوعه ، والذي اجتذب الطلاب من جميع أنحاء أوروبا.
إلى جانب وضع دراسة الكيمياء العضوية على أساس ثابت ، شارك Liebig في نشاط أدبي واسع النطاق ، وجذب انتباه جميع العلماء للكيمياء العضوية ونشرها للأشخاص العاديين أيضًا. كان لأعماله الكلاسيكية ، التي نُشرت في أربعينيات القرن التاسع عشر ، تأثير عميق على الفكر المعاصر. وصف ليبيج الدورات الكيميائية العظيمة في الطبيعة. وأشار إلى أن الحيوانات كانت ستختفي من على وجه الأرض لولا نباتات التمثيل الضوئي ، لأن الحيوانات تتطلب لتغذيتها المركبات العضوية المعقدة التي لا يمكن تصنيعها إلا عن طريق النباتات. يتم أيضًا تحويل إفرازات الحيوانات وجسم الحيوان بعد الموت عن طريق عملية التحلل إلى منتجات بسيطة لا يمكن إعادة استخدامها إلا بواسطة النباتات.
على عكس الحيوانات ، تتطلب النباتات الخضراء لنموها فقط ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح المعدنية وضوء الشمس. يجب الحصول على المعادن من التربة ، وتعتمد خصوبة التربة على قدرتها على تزويد النباتات بهذه العناصر الغذائية الأساسية. لكن التربة استنزفت من هذه المواد عن طريق إزالة المحاصيل المتتالية ؛ ومن هنا تأتي الحاجة إلى الأسمدة. وأشار ليبيج إلى أن التحليل الكيميائي للنباتات يمكن أن يكون بمثابة دليل للمواد التي يجب أن تكون موجودة في الأسمدة. وهكذا ولدت الكيمياء ...
-----------------
-------------------------
ليست هناك تعليقات: