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.