مبادئ الكيمياء الحيوية

مبادئ الكيمياء الحيوية

• تُدرس الكيمياء الحيوية التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية.
• تُعدّ الكيمياء الحيوية فرعًا من فروع علم الكيمياء يختص بدراسة التركيب والوظائف والتحولات الكيميائية للمواد الحيوية في الكائنات الحية.
• تشمل هذه المواد الحيوية الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية.
• تُعتبر الكيمياء الحيوية أساسًا لفهم العمليات الحيوية المختلفة في الجسم، مثل التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر والإصلاح.

التركيبات العضوية الأساسية في الكيمياء الحيوية

• الكربوهيدرات: مصدر رئيسي للطاقة في الكائنات الحية، وتُصنّف حسب عدد وحدات السكر (monosaccharides, disaccharides, polysaccharides). السكريات البسيطة، مثل الجلوكوز، أساسية في توليد الطاقة.

• الدهون: مصدر هام للطاقة وتُعزز وظائف هيكلية، مثل الأغشية الخلوية. تشمل الدهون الثلاثية والدهون المشبعة والأحماض الدهنية.

• البروتينات: لبنات بناء الجسم وتلعب أدوارًا حيوية، بما في ذلك الإنزيمات التي تُحفز التفاعلات الكيميائية، والنقل، والهيكل. تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية.

• الأحماض النووية: الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA) يحملان المعلومات الوراثية الضرورية للكائنات الحية.

التمثيل الغذائي

• يشمل التمثيل الغذائي مجموعة من التفاعلات الكيميائية المترابطة.
• يتضمن مسارات للتحليل (Catabolism) لتكسير الجزيئات وإطلاق الطاقة، ومسارات بناء (Anabolism) لتصنيع الجزيئات باستخدام الطاقة.
• التمثيل الغذائي عامل أساسي لنمو ودعم العمليات الحيوية في الخلايا.
• الجلوكوز مصدر رئيسي للطاقة في المسارات الأيضية.

الإنزيمات

• عوامل حفازة بروتينية تسرع التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.
• تلعب دوراً هاماً في تنظيم التفاعلات وتحديد مساراتها.
• تُحفز تفاعلات محددة دون أن تُستهلك في هذه العملية.
• تُؤثر العوامل البيئية، مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة (pH)، على فعالية الإنزيمات.

التفاعلات الكيميائية الحيوية

• تشمل تفاعلات الأكسدة والاختزال، والتفاعلات التحويلية، والفسفرة، وكذلك تفاعلات الإضافة.
• تُستخدم في توليد الطاقة وتخزينها ونقلها وتحويلها.
• تحدث في ظروف دقيقة من درجة الحرارة، الضغط، ودرجة الحموضة (pH).

أهمية الكيمياء الحيوية

• فهم العمليات الحيوية الأساسية، من التمثيل الغذائي إلى التكاثر.
• تطوير علاجات طبية جديدة للأمراض.
• تطوير تقنيات وراثية جديدة، كالتعديل الجيني والهندسة الوراثية.
• فهم التنوع البيولوجي.

المفاهيم الرئيسية

• الكربوهيدرات، الدهون، البروتينات، الأحماض النووية.
• التفاعلات الأيضية، الإنزيمات، المسارات الأيضية.
• التفاعلات الكيميائية الحيوية (مثل الأكسدة والاختزال، التحويل، والفسفرة).
• التوازن الهيدروجيني والكهربي في الجسم.

تتناول هذه المادة أسس الكيمياء الحيوية، بما في ذلك التركيب والوظائف الكيميائية للمواد الحيوية. تستعرض المواضيع الرئيسية مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات وأهمية كل منها في العمليات الحيوية. يعد هذا الفهم أساسيًا للتمثيل الغذائي والنمو والإصلاح في الكائنات الحية.