Bioķīmija ir disciplīna, kas pēta ķīmiskos un molekulāros procesus, kas notiek dzīvos organismos. Šī zināšanu joma ir sadalīta vairākās nozarēs, kas veltītas dažādu dzīvības ķīmijas aspektu izpētei. Dažas no bioķīmijas nozarēm ietver bioenerģētiku, molekulāro bioloģiju, metabolomiku, bioķīmisko ģenētiku, biotehnoloģiju un bioinformātiku. Katrai no šīm nozarēm ir īpašas metodes un paņēmieni dzīvās būtnes bioķīmisko procesu izpētei.
Kādas ir galvenās bioķīmijas studiju jomas?
Bioķīmija ir zinātnes disciplīna, kas pēta ķīmiskos procesus, kas notiek dzīvos organismos. Tā ir sadalīta dažādās studiju jomās, katra no kurām koncentrējas uz konkrētiem dzīvības ķīmijas aspektiem. Starp svarīgākajām bioķīmijas nozarēm ir bioenerģētika, molekulārā bioloģija, bioķīmiskā ģenētika un biotehnoloģija.
Bioenerģētika ir joma, kas pēta enerģijas pārveidošanu dzīvos organismos, jo īpaši ATP (adenozīna trifosfāta) molekulu lomu ķīmiskās enerģijas pārnesē. Tā pēta, kā šūnas ražo, uzglabā un izmanto enerģiju savu dzīvības funkciju veikšanai.
Molekulārā bioloģija ir bioķīmijas nozare, kas veltīta šūnu molekulu, piemēram, olbaltumvielu, nukleīnskābju un ogļhidrātu, izpētei. Tā pēta, kā šīs molekulas mijiedarbojas viena ar otru, lai veiktu dažādas šūnu funkcijas, piemēram, DNS replikāciju, transkripciju un gēnu translāciju.
Bioķīmiskā ģenētika ir joma, kas saista ģenētikas principus ar šūnās notiekošajiem bioķīmiskajiem procesiem. Tā pēta, kā ģenētiskā informācija tiek izpausta olbaltumvielās un kā ģenētiskās mutācijas var ietekmēt šūnu metabolismu un izraisīt ģenētiskas slimības.
Biotehnoloģija ir bioķīmijas nozare, kas veltīta tehnoloģiju izstrādei dzīvo organismu manipulēšanai rūpnieciskiem, lauksaimnieciskiem, medicīniskiem vai vides mērķiem. Tā izmanto bioķīmijas principus, lai ražotu zāles, ģenētiski modificētus pārtikas produktus, rūpnieciskos enzīmus un biodegvielu.
Šīs ir tikai dažas no galvenajām bioķīmijas studiju jomām, kas veicina zināšanu uzlabošanu par ķīmiskajiem procesiem, kas uztur dzīvību visdažādākajos organismos.
Uzziniet par dažādām bioķīmijas studiju jomām un to specifiskajām apakšnozarēm.
Bioķīmija ir zinātne, kas pēta ķīmiskos procesus, kas notiek dzīvos organismos. Tā aptver vairākas studiju jomas, katrai no tām ir savas specifiskas apakšnodaļas. Izpratne par bioķīmijas nozarēm ir būtiska, lai izprastu šīs disciplīnas sarežģītību un nozīmi.
Viena no pazīstamākajām bioķīmijas jomām ir strukturālā bioķīmija , kas pēta bioloģisko molekulu, piemēram, olbaltumvielu, nukleīnskābju un ogļhidrātu, trīsdimensiju struktūru. Vēl viena svarīga nozare ir vielmaiņas bioķīmija , kas pēta vielmaiņas ceļus un barības vielu pārveidošanas procesus enerģijā.
Turklāt klīniskā bioķīmija ir atbildīga par ar veselību un slimībām saistīto bioķīmisko procesu izpēti, palīdzot diagnosticēt un ārstēt dažādas patoloģijas. Savukārt molekulārā bioķīmija ir veltīta šūnās notiekošo molekulāro procesu, piemēram, DNS replikācijas un gēnu ekspresijas, izpratnei.
Citas svarīgas bioķīmijas jomas ir pārtikas bioķīmija , kas pēta pārtikas produktu ķīmisko sastāvu un to ietekmi uz veselību, un vides bioķīmija , kas pēta organismu un vides mijiedarbību. Katrai no šīm jomām ir īpašas apakšnodaļas, kas veicina zinātnisko zināšanu attīstību šajā jomā.
Īsāk sakot, bioķīmija ir plaša un daudzveidīga disciplīna ar dažādām nozarēm, kas viena otru papildina un savstarpēji savieno. Izpratne par dažādajām bioķīmijas jomām ir būtiska, lai izprastu dzīvajās būtnēs notiekošo ķīmisko procesu sarežģītību un to ietekmi uz veselību, uzturu un vidi.
Bioķīmijas galvenie pamati: atklājiet 4 būtiskos pamatus, lai izprastu šo zinātni.
Bioķīmija ir zinātnes nozare, kas pēta ķīmiskos procesus dzīvās būtnēs. Lai labāk izprastu šo disciplīnu, ir svarīgi saprast tās pamatprincipus. Apspriedīsim četrus būtiskos bioķīmijas izpratnes pamatus.
1. Molekulārā struktūra: Bioķīmija pēta dzīvos organismos esošās molekulas, piemēram, olbaltumvielas, ogļhidrātus, lipīdus un nukleīnskābes. Šo molekulu struktūras izpratne ir būtiska, lai izprastu, kā tās mijiedarbojas un piedalās bioloģiskajos procesos.
2. Metabolisms: Metabolisms attiecas uz ķīmisko reakciju kopumu, kas notiek organismā, lai uzturētu dzīvību. Šīs reakcijas ietver molekulu sadalīšanos enerģijas iegūšanai un jaunu molekulu sintēzi. Metabolisma izpēte ir būtiska, lai izprastu, kā dzīvās būtnes iegūst un izmanto enerģiju.
3. Ģenētika: Ģenētika ir vēl viena svarīga bioķīmijas nozare, jo tā pēta, kā ģenētiskā informācija tiek glabāta, replicēta un izpausta organismos. Ģenētisko mehānismu izpratne ir būtiska, lai izprastu, kā dzīvo būtņu īpašības tiek nodotas no paaudzes paaudzē.
4. Bioloģiskā regulācija: Visbeidzot, bioloģiskā regulācija ir būtiska homeostāzes uzturēšanai dzīvos organismos. Regulējošie procesi ietver saziņu starp šūnām, reakciju uz vides stimuliem un šūnu aktivitāšu koordināciju. Izpratne par to, kā šie procesi tiek regulēti, ir būtiska, lai izprastu, kā dzīvās būtnes funkcionē harmoniski.
Īsāk sakot, bioķīmija ir aizraujoša zinātne, kas aptver vairākas nozares, piemēram, molekulāro struktūru, vielmaiņu, ģenētiku un bioloģisko regulāciju. Šo četru būtisko pamatprincipu izpratne ir būtiska, lai virzītu uz priekšu šīs disciplīnas izpēti un atklātu dzīvības noslēpumus.
Kādas ir bioķīmijas speciālistu darba jomas?
Speciālistiem ar bioķīmijas grādu ir plašs karjeras ceļu klāsts, un viņi var strādāt dažādās zinātnes un rūpniecības jomās. Dažas no galvenajām bioķīmiķa darba jomām ir akadēmiskā pētniecība, farmācijas rūpniecība, pārtikas rūpniecība, sabiedrības veselība, biotehnoloģija un vide.
Akadēmiskajā pētniecībā bioķīmiķi var pētīt bioķīmiskos procesus universitāšu laboratorijās un pētniecības institūtos. Farmācijas nozarē viņi var strādāt pie jaunu zāļu izstrādes un efektivitātes testu veikšanas. Pārtikas rūpniecībā speciālisti var strādāt pārtikas kvalitātes kontroles un jaunu produktu izstrādes jomā.
Sabiedrības veselības jomā bioķīmiķi var strādāt klīniskās analīzes laboratorijās, veicot testus un diagnozes. Biotehnoloģijā viņi var strādāt pie jaunu tehnoloģiju un produktu izstrādes, kuru pamatā ir bioloģiskie procesi. Vides jomā bioķīmiķi var strādāt pie ietekmes uz vidi analīzes un ilgtspējīgu risinājumu atrašanas.
Īsāk sakot, bioķīmijas speciālistiem ir daudzveidīgs darba tirgus, kas ir pilns ar iespējām, un viņi var dot ieguldījumu zinātnes un tehnoloģiju attīstībā dažādās zinātnes un rūpniecības jomās.
Kādas ir bioķīmijas nozares?
Bioķīmijas nozares ir strukturālā bioķīmija , bioorganiskā ķīmija, enzimoloģija, vielmaiņas bioķīmija, ksenobioloģija, imunoloģija, neiroķīmija, ķīmijtaksonomija un ķīmiskā ekoloģija.
Bioķīmija ir zinātnes nozare, kas pēta ķīmiskos procesus dzīvo organismu iekšienē un ar tiem saistītos.
Tā ir laboratorijā izstrādāta zinātne, kas apvieno bioloģiju un ķīmiju. Izmantojot ķīmiskās metodes un zināšanas, bioķīmiķi var izprast un risināt bioloģiskas problēmas.
Bioķīmija koncentrējas uz procesiem, kas notiek molekulārā līmenī. Tā koncentrējas uz to, kas notiek šūnu iekšienē, pētot tādus komponentus kā olbaltumvielas, lipīdi un organellas.
Tajā arī tiek pētīts, kā šūnas sazinās, piemēram, augšanas vai slimību apkarošanas laikā.
Bioķīmiķiem ir jāsaprot, kā molekulas struktūra ir saistīta ar tās funkciju, ļaujot viņiem paredzēt, kā molekulas mijiedarbosies.
Bioķīmija aptver dažādas zinātnes disciplīnas, tostarp ģenētiku, mikrobioloģiju, tiesu medicīnu, augu zinātni un medicīnu.
Bioķīmija ir ļoti svarīga savas plašuma dēļ, un sasniegumi šajā zinātnes jomā pēdējo 100 gadu laikā ir bijuši pārsteidzoši.
Galvenās bioķīmijas nozares
Pateicoties pieeju lielajai daudzveidībai, bioķīmija ir sadalīta nozarēs ar konkrētiem pētījumu objektiem. Turpmāk ir norādītas galvenās bioķīmijas nozares.
Strukturālā bioķīmija
Strukturālā bioķīmija ir dzīvības zinātnes nozare, kas apvieno bioloģiju, fiziku un ķīmiju, lai pētītu dzīvos organismus un apkopotu dažus kopīgus principus, kas ir raksturīgi visām dzīvības formām.
Tas attiecas arī uz bioķīmiju vispārīgāk. Bioķīmiķu mērķis ir molekulārā izteiksmē aprakstīt ķīmiskās struktūras, mehānismus un procesus, kas ir kopīgi visiem organismiem, sniedzot organizācijas principus, kas ir dzīvības pamatā visās tās dažādajās formās.
Bioorganiskā ķīmija
Bioorganiskā ķīmija ir strauji augoša zinātnes disciplīna, kas apvieno organisko ķīmiju un bioķīmiju.
Kamēr bioķīmijas mērķis ir izprast bioloģiskos procesus, izmantojot ķīmiju, bioorganiskā ķīmija cenšas paplašināt organiski ķīmiskos pētījumus (t. i., struktūras, sintēzi un kinētiku) bioloģijā.
Pētot metālu enzīmus un kofaktorus, bioorganiskā ķīmija pārklājas ar bioneorganisko ķīmiju. Biofizikālā organiskā ķīmija ir termins, ko lieto, lai aprakstītu molekulārās atpazīšanas sīkākas detaļas bioorganiskajā ķīmijā.
Bioorganiskā ķīmija ir dzīvības zinātnes nozare, kas nodarbojas ar bioloģisko procesu izpēti, izmantojot ķīmiskas metodes.
Enzimoloģija
Enzīmi ir bioķīmijas nozare, kas pēta enzīmus, to kinētiku, struktūru un funkciju, kā arī to savstarpējo saistību.
Metabolisma bioķīmija
Tā ir bioķīmijas nozare, kas pēta vielmaiņas enerģijas ģenerēšanu augstākajos organismos, uzsverot tās regulēšanu molekulārā, šūnu un orgānu līmenī.
Tiek uzsvērti arī fermentatīvās katalīzes jēdzieni un ķīmiskie mehānismi. Ietver atlasītas tēmas par:
- Ogļhidrātu, lipīdu un slāpekļa metabolisms
- Kompleksie lipīdi un bioloģiskās membrānas
- Hormonu signālu pārvade un citi.
Ksenobioķīmija
Ksenobiotika pēta ksenobiotiku, īpaši zāļu un vides piesārņotāju, metabolisma pārveidošanu.
Ksenobioķīmija izskaidro ksenobiotiku klātbūtnes farmakoloģisko un toksikoloģisko seku cēloņus dzīvajā organismā.
Vienlaikus ksenobiotikas rada zinātnisku pamatu farmaceitu un bioanalītiķu kvalificētai darbībai zāļu līmeņa laboratoriskās uzraudzības jomā.
Imunoloģija
Imunoloģija ir bioķīmijas nozare, kas aptver visu organismu imūnsistēmas izpēti. Krievu biologs Iļja Iļjičs Mečņikovs bija imunoloģisko pētījumu pionieris un 1908. gadā par savu darbu saņēma Nobela prēmiju.
Viņš norādīja uz jūras zvaigzni ar rožu ērkšķi un novēroja, ka 24 stundas vēlāk šūnas apņēma galu.
Tā bija aktīva organisma reakcija, cenšoties saglabāt savu integritāti. Tieši Mečņikovs pirmais novēroja fagocitozes fenomenu, kurā organisms aizsargājas pret svešķermeni, un ieviesa šo terminu.
Imunoloģija klasificē, mēra un kontekstualizē:
- Imūnsistēmas fizioloģiskā darbība veselības un slimības stāvokļos
- Imūnsistēmas darbības traucējumi imunoloģisko traucējumu gadījumā
- Imūnsistēmas komponentu fizikālās, ķīmiskās un fizioloģiskās īpašības in vitro, in situ un in vivo.
Imunoloģijai ir pielietojums vairākās medicīnas disciplīnās, īpaši orgānu transplantācijas, onkoloģijas, virusoloģijas, bakterioloģijas, parazitoloģijas, psihiatrijas un dermatoloģijas jomās.
Neiroķīmija
Neiroķīmija ir bioķīmijas nozare, kas pēta neiroķīmiskās vielas, tostarp neirotransmiterus un citas molekulas, piemēram, psihoaktīvās zāles un neiropeptīdus, kas ietekmē neironu darbību.
Šī neirozinātnes joma pēta, kā neiroķīmiskās vielas ietekmē neironu, sinapšu un neironu tīklu darbību.
Neiroķīmiķi analizē organisko savienojumu bioķīmiju un molekulāro bioloģiju nervu sistēmā, kā arī to lomu neironu procesos, piemēram, kortikālajā plastiskumā, neiroģenēzē un neironu diferenciācijā.
Ķīmijtaksonomija
Merriam-Webster definē ķemotaksonomiju kā bioloģiskās klasifikācijas metodi, kuras pamatā ir noteiktu savienojumu struktūras līdzības starp klasificējamiem organismiem.
Atbalstītāji apgalvo, ka, tā kā olbaltumvielas ir stingrāk kontrolētas ar gēniem un mazāk pakļautas dabiskajai atlasei nekā anatomiskās īpašības, tās ir ticamāki ģenētisko attiecību rādītāji.
Visvairāk pētītie savienojumi ir olbaltumvielas, aminoskābes, nukleīnskābes, peptīdi un citi.
Ķīmiskā ekoloģija
Ķīmiskā ekoloģija ir organismu mijiedarbības, kā arī organismu un to vides mijiedarbības izpēte, iesaistot specifiskas molekulas vai molekulu grupas, ko sauc par pusķīmiskām vielām, kas darbojas kā signāli dažādu bioloģisko procesu uzsākšanai, modulēšanai vai pārtraukšanai.
Molekulas, kas pilda šādas funkcijas, parasti ir viegli difundējošas zemas molekulmasas organiskas vielas, kas iegūtas no sekundāriem metabolisma ceļiem, bet ietver arī peptīdus un citus dabiskus produktus.
Ekoloģiski ķīmiskie procesi, ko mediē pusķīmiskās vielas, ietver tādus, kas ir intrasugu (sugas ietvaros) vai starpsugu (notiek starp sugām).
Ir zināmi dažādi funkcionālo signālu apakštipi, tostarp feromoni, alomoni, kairomoni, atraktanti un repelenti.
Atsauces
- Eldra P. Solomon; Linda R. Berga; Diāna V. Mārtina (2007). Bioloģija, 8. izdevums, Starptautiskais studentu izdevums. Thomson Brooks / Cole. ISBN 978-0495317142.
- Fromms, Herberts Dž.; Hārgrovs, Marks (2012). Bioķīmijas pamati. Springer ISBN 978-3-642-19623-2.
- Karp, Gerald (19. gada 2009. oktobris). Šūnu un molekulārā bioloģija: koncepcijas un eksperimenti. John Wiley & Sons. ISBN 9780470483374.
- V. Mille, N.E. Bourzgui, F. Mejdjoub, L. Desplanque, J.F. Lampin, P. Supiot un B. Bocquet (2004). THz mikrofluidikas mikrosistēmu tehnoloģiskā attīstība bioloģiskajai spektroskopijai, In: Infrared and millimeter waves. IEEE 549.–50. lpp. doi: 10.1109/ICIMW.2004.1422207. ISBN 0-7803-8490-3. Lapa apmeklēta 2017. gada 08. augustā.
- Pinheiro, VB; Holliger, P. (2012). «XNA pasaule: sintētisko ģenētisko polimēru replikācijas un evolūcijas progress». Current Opinion in Chemical Biology. 16 (3-4): 245–252. doi: 10.1016/j.cbpa.2012.05.198.
- Goldsby RA; Kindt TK; Osborne BA un Kuby J (2003). Imunoloģija (5. izd.). Sanfrancisko: WH Freeman. ISBN 0-7167-4947-5.
- Burnet FM (1969). Šūnu imunoloģija: pašimunoloģija un ne-pašimunoloģija. Kembridža: Kembridžas Universitātes izdevniecība.
- Agranoff, Bernard W. (22. gada 2003. jūlijs). “Neiroķīmijas vēsture.” Dzīvības zinātņu enciklopēdija. doi: 10.1038/npg.els.0003465. Iegūts 04. gada 2017. augustā.