مقدمة في الكيمياء الحيوية

الكيمياء الحيوية هي فرع من فروع العلوم الطبيعية يدرس التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية.
تركز الكيمياء الحيوية على فهم العمليات الحيوية المختلفة، من المستوى الجزيئي إلى المستوى الخلوي.
تشمل هذه العمليات التمثيل الغذائي، وتوليد الطاقة، ونقل الإشارات، وتركيب البروتينات، وغيرها الكثير.
ترتبط الكيمياء الحيوية ارتباطًا وثيقًا بعلوم أخرى، مثل علم الأحياء، والفيزياء، والكيمياء، وعلم الوراثة.

الجزيئات الحيوية الأساسية: تشمل الكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات، والأحماض النووية.
الكربوهيدرات: هي مصادر الطاقة الرئيسية للكائنات الحية. تصنف بناءً على عدد وحدات السكر، مثل السكريات البسيطة والسكريات المركبة. تُعد السكريات البسيطة، مثل الجلوكوز، من مصادر الطاقة السريعة.
الدهون: تُعرف أيضًا بالليبيدات، وتُستخدم في تخزين الطاقة، وتشكيل الأغشية الخلوية. تشمل الدهون المشبعة والدهون غير المشبعة.
البروتينات: تؤدي وظائف متنوعة في الكائنات الحية، مثل الإنزيمات، والهياكل الخلوية، ونقل المواد. تتكون البروتينات من سلاسل من الأحماض الأمينية.
الأحماض النووية: تُعد الحمض النووي (DNA) والحمض الريبي النووي (RNA) حاملات المعلومات الجينية. يحتوي DNA على التعليمات اللازمة لتكوين البروتينات.

التفاعلات الأيضية: هي التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية، وهي ضرورية للحفاظ على الحياة.
الميتابوليزم (التحولات الأيضية): يتضمن تحويل الجزيئات إلى أشكال أخرى في الكائنات الحية. يتضمن ذلك بناء الجزيئات، وتكسيرها، ونقلها.
التفاعلات الأيضية الأنبوبيّة: تُحدث سلسلة من التفاعلات الكيميائية لتكوين منتوج جديد.
التحليل الخلوي/الأيض: العمليات التي تُكسّر الجزيئات للحصول على الطاقة.
التخليق الأيضي: العمليات التي تُصنع الجزيئات من المواد الأولية.
الأيض الطاقة (الفوتوسنثس): تفاعلات ضوئية تحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كيماوية.

الإنزيمات هي بروتينات تعمل كمحفزات بيولوجية، وهي ضرورية لمعظم التفاعلات الحيوية.
تُساعد الإنزيمات في خفض طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعلات.
تزيد الإنزيمات من معدل التفاعل دون أن تُستهلك في التفاعل.
يُؤثر تركيز الإنزيم، والركيزة، ودرجة الحرارة، والـ pH على نشاطه.

يُتحكم في تدفق المواد داخل وخارج الخلية عبر الأغشية، وتلعب دوراً حيوياً في التفاعلات الخلوية.
تُعد الأغشية البيولوجية هياكل رقيقة تحيط بالخلية وتُحيط بالأعضاء داخل الخلايا.
تُشكل هذه الأغشية حدوداً بارزة بين داخل وخارج الخلية.
يُعد البروتين من مكونات هامة فيها، حيث يُساعد في نقل المواد.

استقلاب الأحماض الأمينية: مسارات التمثيل الغذائي التي تشمل الأحماض الأمينية.
استقلاب الأحماض الدهنية: مسارات التمثيل الغذائي التي تشمل الأحماض الدهنية.
التفاعلات الأيضية المُنظمة: كيف تُنظم الجزيئات، والهرمونات، والظروف البيئية التفاعلات الأيضية.
دور الكيمياء الحيوية في التكنولوجيا الحيوية: كيفية استخدام مبادئ الكيمياء الحيوية في إنتاج منتجات مختلفة.