مقدمة في الكيمياء الحيوية

مقدمة عن الكيمياء الحيوية

• الكيمياء الحيوية هي دراسة العمليات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية.
• تشمل هذه العمليات تفاعلات التمثيل الغذائي، وإنتاج الطاقة، والنمو، والترميم، والتحكم في العمليات الخلوية.
• هي فرع من فروع العلوم الطبيعية يجمع بين الكيمياء والبيولوجيا.
• تركز على فهم كيفية تفاعل الجزيئات الحيوية، مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون والحمض النووي، مع بعضها البعض.

مبادئ أساسية في الكيمياء الحيوية

• الجزيئات الحيوية:
  • تتكون الكائنات الحية من جزيئات حيوية عضوية.
  • أهم هذه الجزيئات هي: البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والحموض النووية (DNA و RNA).
  • تلعب هذه الجزيئات أدوارًا حيوية في العمليات الحيوية.
• التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية:
  • تتطلب جميع العمليات الحيوية حدوث تفاعلات كيميائية.
  • يتم التحكم بهذه التفاعلات من خلال الإنزيمات.
  • الإنزيمات هي بروتينات تعمل كمحفزات لهذه التفاعلات.
• التفاعلات الأيضية:
  • تساعد التفاعلات الأيضية في بناء وتكسير الجزيئات الحيوية.
  • تنقسم إلى: التمثيل الغذائي ( بناء الجزيئات) وتحليل الجزيئات (هدم الجزيئات).
  • تساهم هذه التفاعلات في إنتاج الطاقة والحفاظ علي سلامة الكائن الحي.

التمثيل الغذائي (Metabolism)

• هو مجموع كل التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائن الحي.
• ينقسم إلى:
  • التمثيل الغذائي التكسري (Catabolism): كسر الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات صغيرة، وإنتاج الطاقة.
  • التمثيل الغذائي البنائي (Anabolism): بناء الجزيئات الكبيرة من جزيئات صغيرة، واستهلاك الطاقة.
• دورة كريبس (التأكسد التام للأسيتيل كو إنزيم أ):
  • دورة أساسية في التمثيل الغذائي للكربوهيدرات، الدهون، والبروتينات.
  • تنتج الطاقة اللازمة للكائن الحي.
• التنفس الخلوي (Cellular Respiration):
  • عملية تحويل الطاقة الكيميائية في الجلوكوز إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، وهو مصدر الطاقة الرئيسي للكائن الحي.

البروتينات

• جزيئات كبيرة تتكون من سلسلة من الأحماض الأمينية.
• لها العديد من الوظائف الحيوية، بما في ذلك:
  • الهيكلية (مثل الكولاجين).
  • الإنزيمات.
  • النقل (مثل الهيموجلوبين).
  • الدفاع المناعي.

الكربوهيدرات

• جزيئات تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين.
• مصدر رئيسي للطاقة للكائنات الحية.
• تنقسم إلى:
  • السكريات البسيطة (مثل الجلوكوز).
  • السكريات المعقدة (مثل النشا واللاكتوز).

الدهون

• جزيئات غير قطبية تتكون من جزيئات أحادية الكربوكسيل.
  • مصدر طاقة احتياطي.
  • أدوار هيكلية ووظيفية أخرى.

الحموض النووية

• تحمل التعليمات الوراثية للكائن الحي.
• تُعرف بالحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA).
  • DNA: تخزين المعلومات الجينية.
  • RNA: يلعب دورًا في التعبير الجيني.

تنظيم العمليات الخلوية

• تتضمن الكيمياء الحيوية دراسة كيفية تنظيم العمليات الخلوية.
• يتحكم في التفاعلات الكيميائية للكائن الحي من خلال الإنزيمات.
• يتضمن التحكم في مستويات المواد الكيميائية الحيوية.

الأنزيمات

• بروتينات تعمل كمحفزات للتفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.
• تقلل من طاقة تنشيط التفاعلات.
• مهمة للحفاظ على صحة الكائن الحي.