Что изучает динамическая биохимия

Объекты и методы динамической биохимии

Динамическая биохимия изучает превращения веществ в процессе жизнедеятельности или течение химических процессов в живой материи. Это деление, в значительной мере условное, при проведении же реальных биохимических исследований невозможно глубоко изучить и понять превращения какого-либо вещества в организме, не зная строения, свойств этого вещества, и, наоборот, любая характеристика свойств биохимических соединений будет неполной без описания их превращений в организме. Динамическая биохимия требует знания состава живого тела, а также поступающих б него веществ; умения изолировать и получать путем синтеза отдельные вещества, входящие в состав живого тела и поступающей в него пищи; умения открывать и определять их как качественно, так и количественно.

· Метод синтеза

· методу радиоактивных изотопов

· метода меченых атомов.

2. Четвертичная структура белка. Дайте определение и приведите примеры

Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки. В стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Надмолекулярные белковые комплексы могут состоять из десятков молекул.

3. Коферменты нуклеотиды, НАД- зависимые дегидрогеназы

Коферменты нуклеотиды можно рассматривать как производные водорастворимых витаминов:

· никотинамид адениндинуклеотид фосфат (НАДФ).

· дезоксиаденозин кобламин (ДА-В12).

Коферментные функции выполняют пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды такие как УДФ, ЦДФ, ТТФ, АТФ и другие аналоги.

• являются производными витамина РР (В5, никотинамид) и служат в качестве кофермента анаэробных дегидрогеназ:

• оксиацил КоА-дегидрогеназы и др.

4. Строение и биологические функции витамина пантотеновая кислота(В3)

Пантотеновая кислота витамин В3, С₉Н₁₇О₅N, водорастворимый витамин группы В. Является компонентом кофермента А, участвующего во многих реакциях углеводного, жирового и белкового обмена. Необходима для синтеза жирных кислот, стероидных гормонов, ацетилхолина и других соединений. Суточная потребность : 7 мг

5. Химизм и биоэнергетика реакции окисления изоцитрата в ЦТК

6. Роль глицерофосфатного и малатного челночных механизмов при гликолизе

Различают глицерофосфатный и малатный челночный механизмы. Чаще наблюдается первый.

При глицерофосфатном челночном механизме цитозольные 2НАДН2 окисляются ДОАФ, который восстановливается в глицерофосфат, последний способен проходить через мембраны митохондрий. В митохондриях с участием ФП происходит окисление глицерофосфата и образуется вновь ДОАФ, который возвращается в цитоплазму и вновь участвует в окислении цитозольных НАДН₂, а ФПН₂ окисляются в цепи БО и дают по 2 АТФ. Т.к., при окислении 1 молекулы глюкозы образуется 2 цитозольных НАДН₂, то при данном челночном механизме образуется 4 АТФ.

При малатном челночном механизме цитозольные НАДН₂ окисляются с участием ЩУК, которые восстанавливается в малат (яблочную кислоту)

Малат проходит через митохондриальную мембрану и в митохондриях подвергается окислению под действием МДГ и образуется вновь ЩУК. При этом НАД восстанавливается. В цепи БО и ОФ 1 НАДН₂ дает 3 АТФ. Поскольку при окислении 1 молекулы глюкозы образуется 2 цитозольных НАДН₂, всего при малатном механизме выделяется 6 АТФ. Т.о, энергетический баланс аэробного окисления 1 молекулы глюкозы составляет 36 АТФ (при использовании глицерофосфатного челночного механизма) или 38 АТФ (при использовании малатного челночного механизма).

7. Биосинтез и использование ацетоацетата и бета-оксибутирата

Ацетон является естественным метаболитом организма человека и животных. Он входит в триаду соединений (бета-оксибутират, ацетоацетат и ацетон), обозначаемых, как кетоновые тела. Ацетоацетат и бета-оксибутират образуются в печени из ацетил-КоА как продукты специфического биосинтетического процесса, именуемого циклом Линена. Физиологическая роль этих соединений, заключается в том, что они являются естественными энергетическими субстратами (топливом) для мышц и мозга. Установлено, что энергетические затраты головного мозга могут на 75% обеспечиваться за счет окисления кетоновых тел. В условиях дефицита глюкозы (голодание) или при снижении ее биодоступности (сахарный диабет), содержание кетоновых тел в крови может возрастать в десятки раз. При этом они действуют и как часть регуляторного механизма с обратной связью, блокируя чрезмерную мобилизацию жирных кислот из жировой ткани и ослабляя тем самым токсическое действие последних

Билет 42

3. ГИДРОЛАЗЫ –

Этот класс ферментов катализирует реакции гидролиза, и в зависимости от типа гидролизируемой связи делятся на 11 подклассов:

Источник

динамическая биохимия

Смотреть что такое «динамическая биохимия» в других словарях:

динамическая биохимия — dinaminė biochemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Mokslas, tiriantis gyvame organizme vykstančių cheminių procesų visumą. atitikmenys: angl. dynamic biochemistry; dynamical biochemistry rus. динамическая биохимия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Биохимия — I Биохимия биологическая химия наука о химическом составе живых систем всех уровней организации, о химических процессах, лежащих в основе их развития и деятельности, происходящих в целостном организме, в изолированных органах и тканях, на… … Медицинская энциклопедия

биохимия динамическая — раздел Б., изучающий обмен веществ в организме от момента поступления в него питательных веществ до образования конечных продуктов обмена, механизмы нейтрализации токсических продуктов, выведения их из организма и регуляции скорости… … Большой медицинский словарь

dinaminė biochemija — statusas T sritis chemija apibrėžtis Mokslas, tiriantis gyvame organizme vykstančių cheminių procesų visumą. atitikmenys: angl. dynamic biochemistry; dynamical biochemistry rus. динамическая биохимия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

dynamic biochemistry — dinaminė biochemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Mokslas, tiriantis gyvame organizme vykstančių cheminių procesų visumą. atitikmenys: angl. dynamic biochemistry; dynamical biochemistry rus. динамическая биохимия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

dynamical biochemistry — dinaminė biochemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Mokslas, tiriantis gyvame organizme vykstančių cheminių procesų visumą. atitikmenys: angl. dynamic biochemistry; dynamical biochemistry rus. динамическая биохимия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

СССР. Естественные науки — Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия

Геология — (от др. греч. γῆ «Земля» и от λόγος «учение») наука о составе, строении и закономерностях развития Земли, других планет Солнечной системы и их естественных спутников. Содержание 1 История геологии … Википедия

Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия

Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения и движения элементов и изотопов в различных геологических средах, процессах формирования горных пород, почв и природных вод. Содержание 1 Важнейшие задачи геохимии … Википедия

Источник

Введение в курс биохимии

Биологическая химия – это наука о химии жизни, наука о химическом составе живой материи, о химических процессах, протекающих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности.

Биохимия – биологическая наука, которая широко использует физико-химические методы исследования. Биохимия изучает химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, и их превращения.

Объектами изучения биохимии являются микроорганизмы, растения, животные, человек. В зависимости от объектов изучения современная биохимия распадается на разделы: биохимия – животных; растений; микроорганизмов; медицинская; радиационная; космическая; техническая.

Биохимия складывается из трёх частей.

1. Статическая биохимия. Изучает качественный и количественный состав тканей, органов, жидкостей организмов.

Пример: человек весом 70 кг содержит 42 кг воды, 14 кг белков, 10 кг жиров, 3,3 кг нуклеиновых кислот, 0,7 кг углеводов.

Пример: качественный и количественный состав белка гемоглобина (C₇₃₈H₁₁₆₆O₂₀₈N₂₀₃S₂Fe)_4.

2. Динамическая биохимия.Изучает химические реакции, которые протекают в живом организме в процессе жизнедеятельности, изучает обмен веществ с окружающей средой, превращения химических соединений и взаимосвязанные с ними превращения энергии.

Пример: ферментативный гидролиз крахмала. Опыт, позволяющий проследить действие одного фермента – амилазы, ускоряющей гидролиз крахмала (основной углевод пищи).

Опыт: 1-й цилиндр: 0,1% раствор крахмала + 2-3 капли реактива Люголя (I₂ в KI) – получаем синее окрашивание (дает крахмал с йодом).

2-й цилиндр: 0,1% раствор крахмала + раствор слюны человека (ополоснуть рот) + 2-3 капли реактива Люголя – получаем жёлтое окрашивание (или оранжевое, фиолетовое – в зависимости от того, какие декстрины образовались).

Динамическая биохимия наиболее молодая ветвь биохимии. Она изучает превращения тех веществ, которые попадают в организм.

3. Функциональная биохимия.

Изучает химические реакции, происходящие в проявлении функций отдельных органов и тканей, а также организма в целом; выясняет связи между строением тех или иных соединений живых клеток и процессами, их видоизменениями; а также выясняет связи между строением специализированных клеток и их функцией.

Деление биохимии на три части – чисто условно. Все они переплетаются друг с другом.

С середины 18-го века был заложен фундамент научной химии (основоположник – М.В.Ломоносов, 1711 – 1765 г.). К середине 18 века были открыты некоторые органические вещества (мочевина, лимонная кислота, холестерин и др.).

Виталисты (Берцелиус) считали тогда, что нельзя синтезировать органические вещества, видели во всем сверхъестественное начало. Вёллер, ученик Берцелиуса, доказал в 1828 г., что мочевина – результат превращения веществ в живом организме, ее можно получить из неорганических веществ.

Опыт Вёллера:

NH₄ – O – C ≡ N NH₂ – C – NH₂

Циановокислый аммоний || мочевина

Внутри молекулы при нагревании произошла перегруппировка атомов.

Мочевина – полный амид угольной кислоты. Это конечный продукт обмена белков в организме. За сутки организм человека выделяет около 30 г мочевины (с мочой и потом).

Биохимия как наука оформилась во второй половине 19-го века. Она возникла на стыке органической химии и физиологии растений. В 1863 г. в России была создана первая кафедра биохимии в Казанском университете (заведовал А.Я.Данилевский). В 1867 г. был издан в Харькове профессором Ходневым А.М. первый учебник («Учебник физиологической химии»). В 1867 г. прошел первый съезд естествоиспытателей и врачей. В 1891 г. в Петербурге создана первая биохимическая лаборатория (под руководством М.В. Ненцкого). В 1920 г. в Москве создан первый научно-исследовательский институт по биохимии. Сейчас это институт биохимии им. А.Н.Баха, долгое время его возглавлял А.И.Опарин, позже – В.А.Энгельгардт, И.М.Березин, Б.Ф.Поглазов.

Большой вклад внесли в развитие отечественной биохимии ученые: А.Я.Данилевский, А.Н.Бах, В.А.Энгельгардт, М.В.Ненцкий, Н.И.Лунин, М.С.Цвет, И.П.Павлов, Д.Н.Прянишников, А.В.Палладин, А.Н.Белозерский, Д.Л.Фердман, Н.М.Сисакян, Ю.А.Овчинников, А.А.Баев, А.С.Спирин, С.Е.Северин, В.П.Скулачев, Ю.Б.Филиппович.

Фундаментальные исследования в биохимии спорта ориентированы на изучение общих закономерностей обмена веществ в процессе спортивной деятельности. Эти исследованияконцентрируются всосновном вокруг следующих проблем:

• механизмы преобразования энергии в организме человека при мышечной деятельности;

• регуляция синтеза белка при физических нагрузках;

• механизмы нервной и гуморальной регуляции обмена веществ при мышечной деятельности;

• закономерности биохимической адаптации к систематической мышечной деятельности.

Прикладные биохимические исследования в спорте тесно связаны с решение научно-методических проблем подготовки спортсменов высокой квалификации. Среди наиболее важных вопросов, решаемыхз в этих исследованиях, необходимо отметить следующие:

• выявление и оценка биохимических факторов, лимитирующих уровень спортивных достижений;

• изучение биохимических сдвигов у спортсменов в процессе тренировочных занятий;

• изучение биохимических характеристик восстановительных процессов после соревновательных и тренировочных нагрузок;

• изучение биохимических основ выностивости, скоростно-силовых качеств спортсмена и методы из развития;

• изучение биохимических характеристик различных видов спорта;

• изучение биохимических особенностей растущего и стареющего организма в процессе занятий физической деятельностью;

• изучение биохимических основ питания спортсмена.

Решение указанных проблем позволит значительно повысить эффективность управления подготовкой спортсменов и добиться более высокого уровня спортивных достижений. В связи с расшифровкой генома человека и с официальным становлением спортивной генетики, биохимия так же получила импульс в своем развитии.

Тема 2 Белки

1. Общая характеристика белков. Химический состав белков.

2. Классификация белковых аминокислот.

3. Соединение аминокислот в полипептидную цепь.

4. Структура белковых молекул.

5 Физическо-химические свойства белков.

6. Биологическая ценность белков по аминокислотному составу.

7. Функции белков в организме.

8. Классификация белков.

Впервые белок (клейковина) был выделен итальянским ученым Беккари из муки в 1728 году. Название «белок» было дано веществу птичьих яиц, которое при нагревании свертывалось в белую нерастворимую массу.

Первые научные данные о белках получены датским ученым Мульдером. Он установил наличие в них азота и в 1839 г. предложил белки называть «протеинами» (от греческого protos – первый), подчеркнул важность этих веществ для жизни.

Белки – это азотсодержащие, высокомолекулярные, органические, полифункциональные вещества, обладающие свойствами амфотерных электролитов, полимеры, состоящие из остатков аминокислот.

Всего в природе 10 12 белков, и они обеспечивают жизнь 2 млн. видов живых организмов. В организме человека начситывается около 5 млн. белков, в одноклеточном организме E.coli – 3 тыс. белков, в 1 клетке многоклеточного организма до 1000 белков.

Белки теряют свои нативные (первоначальные, естественные) физико-химические и биологические свойства под влиянием незначительных воздействий (кислот, щелочей, температуры, рентгеновских лучей, радиации, встряхивания). В цитоплазме клетки содержится примерно: воды – 80-85%, белков – 10-20%, липидов – 2%, углеводов – 1%, солей – менее 1%.

Химический состав белков. Элементарный состав белков: C – 50-55%, O – 21-25%, N – 16%, H – 7-8%, S – 1-2%, P – менее 1%. В белках постоянно содержание азота. По содержанию азота можно рассчитать количественное содержание белка (метод Кьендаля). Некоторые белки содержат в небольшом количестве Fe, I, Cu, Zn,Ca и т.д.

Молекула белка состоит из одной или нескольких полипептидных цепей, которые состоят из большого количества остатков специфических (белковых, протеиногенных аминокислот).

В природе примерно 200 аминокислот, и из них только 20 идут на образование белка – протеиногенные аминокислоты. Постоянно встречаются в белках 18 аминокислот и 2 амида: аспарагин (асн), глутамин (глн). Иногда встречаются: оксипролин, оксилизин, орнитин, -аминоизомасляная кислота.

Аминокислоты – органические кислоты, где одновременно содержатся – СООН и NH₂ – группы, то есть амфотерные соединения.

R – радикалы, они различны.

В состав белков входят -аминокислоты, они имеют аминогруппу в -положении.

Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества, их водные растворы имеют нейтральную, кислую или щелочную реакцию.

Все белковые аминокислоты (кроме гли) содержат ассиметрический атом углерода и являются оптически активными веществами (один изомер может вращать плоскость поляризации проходящего через них луча света вправо (+), другой – влево (-). Большинство белковых аминокислот имеют L-конфигурацию – левовращающие (против часовой стрелки).

СООН

NH₂ H

Лишь в составе гликопротеинов клеточных стенок бактерий и в антибиотиках обнаружены D- -аминокислоты: фен, глу, ала, лей, вал, про.

Аминокислоты – амфотерные соединения. В растворе находятся в ионизированной форме.

R – НС (нейтр.ср.) R – НС (кисл.ср.) R– НС

NH₂ NH₃ + NH₃ +

(щел.ср.) R– НС

В воде заряд может быть нейтральный, отрицательный, положительный, в зависимости от количества функциональных групп. В кислой среде подавляется диссоциация карбоксильной группы и аминокислота, приобретая положительный заряд, ведет себя как катион (в электрическом поле движется к катоду). В щелочной среде подавляется диссоциация аминогруппы и аминокислота, приобретая отрицательный заряд, ведет себя как анион (в электрическом поле движется к аноду).

Значение рН, при котором суммарный электрический заряд аминокислоты равен нулю, называется изоэлектрической точкой (и.э.т.).

Аналогично ведут себя белки. Амфотерные свойства аминокислот обуславливают амфотерные свойства белков.

Большинство белков имеют: в нейтральной среде (в воде) – отрицательный заряд; в кислой среде – положительный заряд; в щелочной среде – отрицательный заряд. Изоэлектрическая точка большинства белков при рН 5, то есть в слабокислой среде.

Аминокислоты делят на циклические и ациклические, полярные и неполярные. В зависимости от числа амино- и карбоксильных групп и от характера радикала их делят следующим образом.

1. Моноаминомонокарбоновые (гли, ала, вал, лей, изо).

Источник

Биохимия, ее задачи и методы

Биологическая химия как наука о химическом составе и свойствах веществ живых организмов, ее предмет и задачи. Особенности статистической и динамической биохимии. Специфика применяемых ею научных методов. Основные моменты истории развития биохимии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступление в биологическую химию. Методы биохимии.

История развития и значение

биохимия наука статистический динамический

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. В основе многих патологических состояний человека лежат нарушения отдельных биохимических процессов. Известно, например, более ста заболеваний, обусловленных нарушением деятельности ферментативных систем, отсутствием отдельных ферментов вследствие наследственных дефектов. Для некоторых заболеваний характерны изменения в химической структуре ряда высокомолекулярных соединений. Такого рода «молекулярные дефекты» описаны, в частности, для гемоглобина и полисахаридов. Без глубоких знаний молекулярных основ патологии невозможны ни диагностика и лечение, ни профилактика болезней. Успехи биохимии определяют и стратегию создания новых лекарственных препаратов. Большой интерес в этом отношении представляет широкое использование ферментов при лечении некоторых заболеваний, а также использование ферментных препаратов в кормлении животных.

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.

Все перечисленное свидетельствует о большом значении биохимии для человеческого общества, объясняет громадный и все возрастающий интерес к этой науке во всех странах мира.

Динамическая биохимия изучает превращения веществ в процессе жизнедеятельности или течение химических процессов в живой материи. Это деление, в значительной мере условное, при проведении же реальных биохимических исследований невозможно глубоко изучить и понять превращения какого-либо вещества в организме, не зная строения, свойств этого вещества, и, наоборот, любая характеристика свойств биохимических соединений будет неполной без описания их превращений в организме.

Динамическая биохимия требует знания состава живого тела, а также поступающих б него веществ; умения изолировать и получать путем синтеза отдельные вещества, входящие в состав живого тела и поступающей в него пищи; умения открывать и определять их как качественно, так и количественно.

В зависимости от объектов исследования различают биохимию человека и животных, биохимии растений, биохимию микроорганизмов. Выделяют определенные разделы биохимии и по направленности исследований.

Техническая биохимия разрабатывает биохимические основы тех отраслей промышленности, где перерабатываются сырье и материалы биологического происхождения (хлебопечение, сыроварение, виноделие и т. д.).

Медицинская биохимия изучает биохимические процессы в организме человека в норме и при патологии.

Эволюционная биохимия сопоставляет состав и пути превращения веществ и энергии различных систематических групп живых организмов в эволюционном плане.

Квантовая биохимия исследует свойства, функции и пути превращения различных веществ живых организмов в связи с электронными характеристиками этих веществ, полученными с помощью квантово-механических расчетов.

Из всех других наук биохимия наиболее тесно связана с физиологией. Эта связь обусловлена самой природой, сущностью биологических процессов. В основе любого нарушения какой-либо физиологической функции лежит система изменений биохимических ре-акций. Нельзя глубоко, до конца правильно понять природу любого физиологического процесса, не зная его биохимизма, так же как нельзя изучать биохимические реакции в отрыве от их физиологического значения. Неудивительно поэтому, что до второй половины XIX столетия биохимия была не самостоятельной наукой, а разделом физиологии. На течение биохимических процессов решающее значение оказывает состояние физиологических функций организма и прежде всего состояние нервной системы.

Тесная связь биохимии и физиологии отразилась и в творчестве многих крупных исследователей. Великий русский физиолог и акад. И.П.Павлов является одновременно одним из основоположников ряда важных разделов биохимии, в частности разделов энзимологии: о превращении зимогенов (проферментов) в активные ферменты, об обратимости действия ферментов, о строении и свойствах пищеварительных ферментов.

Постепенно, в связи с накоплением биологических знаний, биохимия стала одним из ведущих разделов физиологии, а затем обособилась в самостоятельную науку. В наши годы, в связи с мощным развитием отдельных разделов биохимии, появляется тенденция выделения некоторых из них в самостоятельные научные дисциплины (например, энзимологии).

Биохимия взаимосвязана и с органической химией. При проведении исследований биохимики выделяют отдельные вещества из живых организмов, очищают от примесей, устанавливают однородность, определяют состав и структуру, изучают свойства, после чего, при необходимости, синтезируют эти вещества. Таковы же этапы исследования и химика-органика.

С каждым годом расширяются связи биохимии с физической химией. Большое значение для протекания жизненных процессов имеют скорости биохимических реакций, их зависимость от температуры, активной реакции среды и связи с осмотическими явлениями. Все эти вопросы являются одновременно компетенцией и биохимии и физической химии.

Еще лет тридцать назад вряд ли можно было говорить о серьезном взаимодействии биохимии с математикой. Теперь же это стало очевидным фактом. И не только потому, что результатам биохимических исследований лишь тогда можно доверять, когда они статистически обработаны, известна степень их достоверности.

Значительно более важен вклад математики в биохимию в связи с широким внедрением метода математических моделей, рассмотрением ряда биохимических процессов с точки зрения прямых и обратных связей, механизмов регуляции и управления этими процессами, их саморегуляции (т.е. сопряжения биохимии с кибернетикой), что привело к широкому использованию компьютеров в современных биохимических исследованиях.

Методы аналитической химии широко использовались и используются в биохимии и в настоящее время.

Таким образом, химическая структура некоторого количества белков может считаться изученной настолько, что реально может быть поставлен вопрос о получении их путем синтеза.

В настоящее время достигнуты большие успехи в изучении закономерностей развития органического мира. Биохимия все глубже проникает в молекулярную структуру живой клетки, выясняет сущность протекающих в ней элементарных физико-химических процессов и раскрывает связи химических и физических структур клетки с их биохимическими функциями.

Многие факты, установленные динамической биохимией при использовании бесклеточных соков, отдельных клеточных элементов, митохондрий, макросом, ядер и т. д., были подтверждены изучением химических процессов в целостном организме с помощью метода меченых атомов.

С помощью электронного микроокопа при очень сильном увеличении удалось изучить строение клеток, выявить в них наличие субклеточных образований. Оказалось, что цитоплазма далеко не однородна, как это кажется в обычном микроскопе. В ней имеется ряд специализированных структурных образований, или, как их называют, клеточные органоиды, выполняющие специфические функции: ядро, митохондрии, рибосомы, или микросомы, клеточные гранулы резервного белка или крахмала, капельки жира, которые различаются по размерам и плотности. В клетках растений имеются еще пластиды, содержащие обычно зеленый пигмент хлорофилл.

Крупным шагом вперед явилась разработка способа выделения составных частей клетки, позволяющего получить более или менее однородные и чистые препараты ядра, митохондрий и др. Научились «гомогенизировать» клетки, а затем при помощи высокоскоростных центрифуг отделять митохондрии от других цито-плазматических частиц. Они оседают с разной скоростью, зависящей как от свойств самих внутриклеточных компонентов, так и свойств жидкой фазы гомогената. После этого можно инкубировать in vitro очищенные митохондрии и изучать их метаболические свойства. Изолированные митохондрии способны расщеплять углеводы, жирные кислоты и аминокислоты до углекислоты и воды, т.е. они остаются живыми. В живой клетке митохондрии можно распознать по их избирательному окрашиванию особым красителем— янусом зеленым.

История развития биохимии.

Как самостоятельная наука биохимия сформировалась около ста лет назад, однако биохимическими процессами люди пользовались и во времена глубокой древности, не зная, естественно, их теоретической сущности. Представляется возможным в истории развития биохимических знаний и биохимии как науки выделить четыре периода.

В самые отдаленные времена люди уже знали технологию таких производств, основанных на биохимических процессах, как хлебопечение, сыроварение, виноделие, дубление кож. Необходимость лечения болезней заставляла задумываться о превращениях веществ в организме, о причинах целебных свойств лекарственных растений. Использование растений в пищевых целях, для изготовления красок, тканей, дубителей также наталкивало на попытки понять свойства отдельных веществ растительного происхождения,

2-й период в развитии биохимии, существующей еще как раздел физиологии, характеризуется усилением накопления биохимических знаний. Этот период ведет отсчет от начала эпохи Возрождения и заканчивается во второй половине XIX в., когда биохимия становится самостоятельной наукой.

Эпоха Возрождения характеризуется некоторым ослаблением церковного гнета в науке, освобождением естествознания от пут средневекового религиозного мракобесия. Гений того времени, автор многих шедевров искусства, архитектор, инженер, анатом Леонардо да Винчи, интересовавшийся также процессами, в основе которых лежат биохимические реакции, провел интересные опыты и на основании их результатов сделал важный для тех лет вывод, что живой организм способен существовать только в такой атмосфере, в которой может гореть пламя.

На основе открытого М.В. Ломоносовым закона сохранения массы веществ и накопившихся к концу XVIII в. экспериментальных исследований французский ученый А. Лавуазье количественно исследовал и объяснил сущность дыхания, указав на роль кислорода в этом процессе. Немецкий химик Ю. Либих в 30-40 годы XIX в. успешно развил методы количественного химического анализа и применил их к исследованию биологических систем.

Мощным толчком к развитию органической химии и биохимии явилась созданная великим русским химиком А.М. Бутлеровым теория строения органических соединений (1861). В те годы некоторые ученые (например, известный химик-органик Ш. Вюрц) считали, что познать строение органических веществ принципиально невозможно и что существующие их формулы являются лишь условными символами строения.

А.М. Бутлеров сделал и другой ценный вклад в биохимию: он впервые синтезировал лабораторным путем сахар. Виталисты утверждали, что органические соединения могут образовываться только в живом организме под влиянием непознаваемых жизненных сил. Синтез сахара А.М. Бутлеровым и мочевины немецким химиком Ф. Вёлером опроверг лженаучные утверждения виталистов.

В 50-х годах прошлого столетия известный французский физиолог К. Бернар выделил из печени гликоген и показал, что он превращается в глюкозу, поступающую в кровоток. В 1868 г. Ф. Мишер в лаборатории немецкого физиолога и биохимика Ф. Гоппе-Зейлера открыл ДНК. Однако по достоинству это открытие и, главное, само вещество были оценены лишь почти 100 лет спустя.

На рубеже XIX и XX вв. работал крупнейший немецкий химик-органик и биохимик Э.Фишер (1852—1919). Его исследования составили целую эпоху в развитии биохимии. Им были сформулированы основные положения полипептидной теории белков, начало которой дали исследования А.Я.Данилевского. Э.Фишер установил структуру, предложил формулы и исследовал свойства почти всех аминокислот, входящих в состав белков. Им было проведено подробное и обширное изучение строения и ферментативных превращений углеводов, особенно моносахаридов.

К этому же времени относятся исследования великого русского физиолога растений К.А. Тимирязева (1843—1920), в трудах которого затрагиваются многие биохимические вопросы фотосинтеза и минерального питания растений. Еще в 1868 г. на I съезде русских естествоиспытателей 25-летний Тимирязев сделал сообщение о превращении неорганических веществ зелеными листьями растений в органические под влиянием солнечной энергии. Это было лишь начало его фундаментальных работ по фотосинтезу, завоевавших затем мировое признание.

Ряд замечательных русских ученых:

С.П. Костычев исследовал химизм спиртового брожения и анаэробной фазы дыхания, нашел общность между ними;

Д.Н. Прянишников заложил основы учения об азотном обмене растений, раскрыл роль аммиака и аспарагина в этом процессе, создал основы советской агрохимии.

В 1933 г. Д. Кейлин (Англия) выделил цитохром С и воспроизвел процесс переноса электронов по дыхательной цепи в препаратах из сердечной мышцы.

В Советском Союзе в 30—40 годах были сделаны два замечательных открытия, сказавшихся на последующем развитии всей биохимии. В 1931 г. В.А. Энгельгардт показал, что фосфорилирование сопряжено в процессе дыхания с окислительными процессами, а в 1942 г. он же совместно с М.Н.Любимовой открыл АТФ-азную активность миозина и других сократительных белков.

В 1938 г. А.Е. Браунштейн и М.Г. Крицман впервые описали реакции трансаминирования, являющиеся одним из узловых пунктов азотного обмена всех живых организмов.

Вот краткая хронология основных открытий в биохимии этого периода.

Крайне интересно также изучение биохимических основ деятельности центральной нервной системы, головного мозга. Еще акад. И.П.Павлов указывал, что настоящую теорию всех нервных явлений может дать нам только изучение физико-химического процесса, происходящего в нервной ткани.

Уже сейчас найдены вещества, образующиеся в головном мозгу (чаще всего это пептиды), от которых зависят состояния возбуждения, торможения, характер поведения человека. Решение многих проблем психики человека, его поведения, эмоций, памяти возможно только на основе биохимических исследований.

Все перечисленные задачи биохимии будут решаться на основе опережающего развития фундаментальных, теоретических исследований структуры и функции биохимических соединений, разработки методов их анализа, выяснения путей их биосинтеза и метаболизма.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие биохимии и биосистемы. Структурно-химическая организация живой клетки и ее строение. Жизненно необходимые соединения, структура и химические реакции аминокислот. Уровни структурной организации белков, жиров и ферментов. Классификация витаминов.

презентация [2,2 M], добавлен 17.12.2010

Физиологическая химия. Общая характеристика витамина А. Биохимические функции. Авитаминоз. Роль АТФ. Глюкоза. Формула глюкозы. Энергетика обмена. Функции липидов: структурная, энергетическая, резервная, защитная, регуляторная.

контрольная работа [28,7 K], добавлен 27.09.2006

Аминокислоты, содержащие в своем составе атом серы и бензольное кольцо, их сравнительное описание и составление пептида. Понятие и химические свойства лецитина, его значение. Хромопротеины, биологическая роль. Лекарственные препараты витамина Е.

контрольная работа [884,1 K], добавлен 16.11.2013

Понятие электролиза, его практическое применение. Электролизные и гальванические ванны, их электроснабжение для получения алюминия. Применение электрохимических процессов в различных областях современной техники, в аналитической химии и биохимии веществ.

презентация [772,0 K], добавлен 25.07.2015

Сущность и предмет аналитической химии как науки. Задачи и методы качественного и количественного анализа химических веществ. Примеры качественных реакций на катионы. Характеристика явлений, сопровождающих реакции мокрым (в растворах) и сухим путями.

презентация [1,0 M], добавлен 27.04.2013

Предмет медицинской химии, задачи поиска физиологически активных веществ, выявление взаимосвязи между химической структурой и физиологической активностью. Стратегия рационального дизайна лекарств. Аппаратура для высокопроизводительного скрининга.

презентация [12,6 M], добавлен 26.05.2016

Характеристика видов, методов применения и значения химических веществ, применяемых в быту и облегчающих домашний труд. Химические препараты и полимерные материалы. Инсектициды и репелленты. Использование химии на кухне и ванной, в косметике и гигиене.

реферат [16,3 K], добавлен 09.04.2011

Источник