مقدمة في الكيمياء الحيوية

مقدمة في الكيمياء الحيوية

• الكيمياء الحيوية هي فرع من فروع العلوم الطبيعية يدرس التركيب والوظيفة والتحولات الكيميائية في الكائنات الحية.
• تركز الكيمياء الحيوية على فهم العمليات الحيوية من خلال دراسة المواد الكيميائية المعقدة، مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية، والأنزيمات التي تلعب أدوارًا حاسمة في هذه العملية.
• تتناول دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلايا الحية، وكيفية تنظيم هذه التفاعلات.
• توفر الكيمياء الحيوية فهمًا عميقًا لعمليات الحياة الأساسية مثل التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر والإصلاح.

المُركبات العضوية الأساسية

• الكربوهيدرات: مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين، وتُعَدُ مصدرًا رئيسيًا للطاقة في الكائنات الحية. تنقسم إلى أحادية السكريات (مثل الجلوكوز)، ثنائية السكريات (مثل السكروز)، ومتعددة السكريات (مثل النشا والغليكوجين).
• البروتينات: تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية، وتلعب أدوارًا حيوية متنوعة مثل الإنزيمات والبنى الهيكلية والنقل والمناعة. تختلف البروتينات في وظائفها وتراكيبها حسب تسلسل الأحماض الأمينية.
• الدهون: مركبات عضوية غير قابلة للذوبان في الماء، تُعَدُ مصدرًا احتياطيًا للطاقة في الكائنات الحية، وتلعب دورًا هامًا في بناء الأغشية الخلوية. تشمل الدهون الأحماض الدهنية والدهون الثلاثية والستيرويدات.

الأنزيمات

• الأنزيمات هي بروتينات تعمل كمُحفزات حيوية.
• تسرع وتُسهل التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية دون أن تُستهلك في التفاعل.
• يُحدّد شكل وتكوين مُركب مُعين وظيفة الانزيم، ودرجة حرارة التفاعل.
• كل إنزيم له مُركّب مُعين عليه يُسمى الموقع الفعال، وهذا الموقع الفعال هو المكان الذي تلتصق به المُركبات العضوية الأخرى.

التفاعلات الأيضية

• التفاعل الأيضي هو أي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحصل في الخلية الحية.
• تهدف هذه التفاعلات لبناء جزيئات جديدة، أو هدمها للحصول على طاقة.
• تٌنظم هذه التفاعلات عن طريق سلسلة من الانزيمات.
• بعض التفاعلات الأيضية الرئيسية هي التمثيل الغذائي الكامل للطاقة، واستخراج الطاقة من الجلوكوز.
• هناك مسارات أيضية خطية، دورية (مثل دورة كريبس)، وفرعية.

العمليات الحيوية

• التنفس الخلوي: عملية إنتاج الطاقة من الجلوكوز، تُنتج كمية كبيرة من الطاقة في صورة ATP.
• التمثيل الضوئي: عملية تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية في صورة سكر، تتم هذه العملية في النباتات والطحالب والبكتيريا.
• تكوين البروتينات: تتضمن عملية نسخ جينات المادة الوراثية، ثم ترجمة هذه الرسالة داخل الخلية، وتجميع الأحماض الأمينية في سلسلة تُشكل البروتين.
• تكثير الخلايا: عملية نسخ وإعادة إنتاج خلايا جديدة، عملية ضرورية للانقسام، التكاثر.

العلاقة بين الكيمياء الحيوية وطب العلوم الأخرى

• الكيمياء الحيوية هي أساس فهم وعلاج الأمراض مثل السرطان والسكري، وأمراض القلب.
• تقدم الكيمياء الحيوية معلومات هامة لدراسة دواء وتطويره، وتحديد الهدف الدوائي.
• تعتمد دراسة وتحديد أسباب الأمراض الجينية، على مبادئ الكيمياء الحيوية.

الكيمياء الحيوية تدرس التركيب والوظيفة والتحولات الكيميائية في الكائنات الحية. تتناول العمليات الحيوية من خلال فهم المركبات العضوية مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون. هذا يساعد في فهم التفاعلات الحيوية الأساسية والتمثيل الغذائي.