СЛОВАРЬ ЮНОГО ХИМИКА

БИОХИМИЯ

Биохимия — наука о химическом составе и химических реакциях живых организмов. Возникнув на стыке химии и биологии, она сформировалась как самостоятельная отрасль знаний в конце XIX в., хотя истоки ее относятся к далекому прошлому. Современную биохимию кратко можно охарактеризовать как науку, которая использует химические методы для изучения биологических объектов.

В зависимости от природы изучаемых живых организмов биохимия подразделяется на биохимию животных, биохимию растений и биохимию микроорганизмов. Мир животных, растений и микроорганизмов характеризуется колоссальным разнообразием веществ и химических реакций. Наряду с различиями в химическом составе различных живых клеток имеется и много общего. Так, например, в состав любой живой клетки входят белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы, соли и вода.

Подавляющее большинство химических реакций протекают в живых клетках под действием ферментов — особых биологических катализаторов. Важную роль в процессах жизнедеятельности играют также витамины и гормоны.

  Живая клетка представляет собой настоящую химическую фабрику, очень совершенную и экономичную. Управление химическим производством клетки осуществляет ядро , в котором находятся хромосомы — молекулы ДНК . В этих молекулах хранится информация о структуре белков. Отрезок ДНК, на котором закодировано строение одного белка, называется геном. Когда организм нуждается в каком-то определенном белке, соответственный ген активизируется, т. е. в этом месте двойная спираль расплетается. На обнажившемся участке из отдельных нуклеотидов синтезируется молекула информационной РНК (иРНК) , представляющая как бы оттиск гена. Синтез иРНК, так же как и все другие этапы биосинтеза, требует больших затрат энергии. Энергию поставляет своего рода силовая станция — клетка митохондрия , в которой синтезируются молекулы аденозинтрифос- форной кислоты (АТФ) .

Для синтеза АТФ используется энергия окисления углеводов и других веществ. Молекулы АТФ направляются в те участки клетки, где возникает потребность в энергии. Так, расплетаясь, они отдают энергию, необходимую для биосинтеза и других видов жизнедеятельности клетки. Законченная молекула иРНК выходит из ядра в цитоплазму. Здесь на нее нанизываются рибосомы , в которых и происходит синтез белка по программе, записанной в иРНК. Каждая рибосома движется вдоль иРНК, переходя от одного триплета нуклеотидов к другому. Каждый триплет — как бы «замок»!, к которому подходит только один «ключ» — определенная молекула транспортной РНК (тРНК)  с комплементарным триплетом. Из всех молекул тРНК, входящих в рибосому, именно эта нужная тРНК прикрепится к иРНК, и противоположный конец тРНК с прикрепленной к нему аминокислотой  приблизится к месту «сборки». Здесь аминокислота отделится от тРНК и присоединится к цепочке аминокислот. Затем тРНК выбрасывается в цитоплазму, а рибосома передвигается к следующему триплету. Здесь все повторяется снова, и к цепочке присоединяется следующая аминокислота. Каждой тРНК соответствует только одна аминокислота, и таким образом, последовательность триплетов нуклеотидов иРНК копирует последовательность аминокислот в цепочке, т. е. состав белка. Известно, что всё неисчислимое множество белков построено всего из 20 аминокислот и различается только их числом и порядком. Весь процесс биосинтеза изображен здесь, разумеется, крайне упрощенно. Каждый этап биосинтеза проходит при участии особых белков-катализаторов — ферментов.

Ряд разделов биохимии из-за их большого практического значения выделился в отдельные научные дисциплины. Так, например, для медицины приобрела особую важность клиническая биохимия, использующая химические методы для определения диагноза многих болезней и контроля за ходом их лечения.

Биохимические исследования оказывают большое влияние на развитие сельского хозяйства. Достижения технической биохимии используются в медицинской, легкой и пищевой промышленности.

Современная биохимия — активно развивающаяся наука, она вносит весомый вклад в наши знания о химии живых организмов, имеет важное значение для различных областей практики. Вместе с биоорганической химией, молекулярной биологией и биофизикой она образует единый фронт физико- химической биологии, прогресс которого является одним из значительных явлений естествознания нашего времени.