مقدمة في الكيمياء الحيوية

مقدمة في الكيمياء الحيوية

• الكيمياء الحيوية هي فرع من علم الكيمياء يدرس التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية.
• تركز على المواد الكيميائية والعمليات الحيوية التي تحدث في الخلايا.
• تهتم بدراسة البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والأحماض النووية.
• تلعب دوراً أساسياً في فهم العمليات الحيوية مثل التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر.
• دراسة الكيمياء الحيوية تساعد في فهم الأمراض والتصدي لها، والتطور والهندسة الوراثية.

مكونات أساسية للكائنات الحية

• الكربوهيدرات: مركبات عضوية تتألف من الكربون، الهيدروجين، والأكسجين. تشمل السكريات البسيطة (الجلوكوز)، والسكريات المركبة (نشا، سليلوز)، والألياف الغذائية.
• البروتينات: مركبات عضوية ضخمة تتكون من أحماض أمينية. تلعب دوراً أساسياً في بناء الأنسجة، والإنزيمات، والهرمونات، والنقل، والمناعة.
• الدهون: وهي مركبات عضوية تتكون من الكربون، الهيدروجين، والأكسجين. تعدّ مصدراً رئيسياً للطاقة، وتشكل جزءاً من أغشية الخلايا. تشمل الدهون الثلاثية، والفسفورية (الفوسفوليبيدات)، والكوليستيرول.
• الأحماض النووية: DNA (حمض الديوكسي رايبوز نووي) و RNA (حمض الريبوز النووي). تتكون من وحدات أساسية تسمى النيوكليوتيدات، وتحتوي على المعلومات الوراثية.

التمثيل الغذائي

• عملية التمثيل الغذائي (الأيض) تشمل جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية للحصول على الطاقة، والبناء، والإصلاح.
• يتضمن عملية تحلل الجلوكوز (Glycolysis) وهي تكسير الجلوكوز لإنتاج الطاقة.
• عملية التنفس الخلوي: عملية تحويل الطاقة الكامنة في الجلوكوز إلى طاقة مفيدة للخلية.
• عملية البناء الضوئي، وهي عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية في النباتات والطحالب.

الإنزيمات

• الإنزيمات هي بروتينات تعمل كمحفزات بيولوجية، تسريع التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.
• تمكن الكائنات الحية من التحكم في التفاعلات الكيميائية بسرعات مناسبة.
• لها تركيب فريد، يسمح لها بتحديد المواد المتفاعلة وربطها.
• لها موقع فعال (موقع الارتباط)، هو منطقة الإنزيم التي تربط بها المواد المتفاعلة.

الفيتامينات

• الفيتامينات هي مركبات عضوية ضرورية لبعض الوظائف الحيوية في الكائنات الحية.
• لا تستطيع الكائنات الحية تصنيعها بنفسها، لذلك يجب الحصول عليها من الغذاء.
• لها وظائف مختلفة، منها المساعدة في التفاعلات الكيميائية، وامتصاص المعادن، وغيرها.

العناصر الغذائية الدقيقة

• هي مواد أساسية لنمو الكائنات الحية.
• تُعرف أيضاً بالمعادن.
• تلعب أدواراً حاسمة في العديد من العمليات الحيوية.
• الأمثلة تشمل الحديد (مهم في تشكيل الهيموغلوبين)، والكالسيوم (ضروري لقوة العظام والأسنان).

هرمونات

• الهرمونات هي مواد كيميائية تفرزها الغدد في الجسم، وتؤثر على وظائف أعضاء أخرى في الجسم.
• تلعب دوراً حاسماً في تنظيم العمليات الحيوية المختلفة.
• لها دور في تنظيم النمو، والتمثيل الغذائي، والتكاثر.