مبادئ الكيمياء الحيوية

مبادئ الكيمياء الحيوية

• الكيمياء الحيوية هي دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية.
• تركز على جزيئات الحياة الرئيسية، بما في ذلك البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والأحماض النووية.
• تهتم بدراسة التمثيل الغذائي، وهو مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تحول الطاقة والمواد الكيميائية في الخلية.

التفاعلات الكيميائية الحيوية

• تعتمد التفاعلات الحيوية على الإنزيمات، وهي بروتينات تعمل كمُحفزات.
• تقلل الإنزيمات من طاقة التنشيط اللازمة للتفاعلات، مما يجعلها تحدث بشكل أسرع.
• يتم تحديد نوع التفاعل وموقعه بواسطة شكل وتكوين الإنزيم، وهو ما يُسمى "مبدأ القفل والمفتاح".
• تتعرض الإنزيمات لعوامل بيئية تؤثر على نشاطها، مثل درجة الحرارة، والتركيزات، و pH.

الجزيئات الأساسية للحياة

• البروتينات: جزيئات كبيرة ومعقدة تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية.

• تلعب دوراً حيوياً في العديد من العمليات الخلوية، بما في ذلك الإنزيمات، والهياكل الخلوية، والنقل والإنشاء.

• تصنف بناءً على شكلها ووظيفتها.

• الكربوهيدرات: تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين، وتصنف إلى أحادية السكريات، وثنائية السكريات، والسّكريات المعقدة.

• تُعدّ مصدراً رئيسياً للطاقة في الجسم.

• تشكل هيكلاً للكائنات الحية.

• الدهون: جزيئات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين.

• تُشكل مخزوناً من الطاقة في الجسم، وتُساعد على حماية الأعضاء، وتشكّل مكوّناً أساسياً للأغشية الخلوية.

• الأحماض النووية: جزيئات تحمل المعلومات الوراثية، وتتضمن الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).

• تحمل التعليمات الوراثية لتصنيع البروتينات.

• تساعد على نقل وترجمة المعلومات الوراثية.

التمثيل الغذائي

• يُعرّف التمثيل الغذائي كمجموع التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الجسم.
• يُقسم إلى طريقين رئيسيين:
• التمثيل الغذائي الابتنائي (الأنابولية): بناء جزيئات معقدة من جزيئات بسيطة.
• التمثيل الغذائي التحليلي (الكَتَابُولِيّة): تحطيم جزيئات معقدة إلى جزيئات بسيطة لإنتاج الطاقة.
• مثال على التمثيل الغذائي التحليلي: عملية التنفس الخلوي.
• مثال على التمثيل الغذائي الابتنائي: بناء البروتينات والكربوهيدرات.

العمليات الحيوية الأساسية

• التمثيل الضوئي: تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية.
• الهضم: تحطيم الطعام إلى جزيئات بسيطة.
• النقل: نقل المواد داخل وخارج الخلايا.
• الاستقلاب: تحويل الطاقة والمواد بين الخلايا.

العوامل المؤثرة على التفاعلات الكيميائية الحيوية

• درجة الحرارة.
• تركيزات المواد المتفاعلة.
• pH.
• وجود محفزات.
• الضغط.

أهمية الكيمياء الحيوية

• فهم آليات الحياة على مستوى الجزيئات.
• تطوير الأدوية والعلاجات.
• تحسين الزراعة والتصنيع.
• فهم الأمراض والاضطرابات.