تعريف الكيمياء الحيوية

تعريف الكيمياء الحيوية

• دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية.
• التركيز على المركبات العضوية وعملياتها الحيوية في الكائنات الحية.
• تتضمن دراسة العمليات الحيوية مثل التمثيل الغذائي، والهضم، والنمو، والتكاثر.

مبادئ أساسية في الكيمياء الحيوية

• الروابط الكيميائية: الروابط الهيدروجينية، التساهمية، الأيونية، وروابط الفان دير فالز أمثلة هامة في الكيمياء الحيوية.
• المركبات العضوية: الكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات، والأحماض النووية ركائز أساسية للهياكل والوظائف داخل الخلايا الحية.
• المياه: الماء مذيب عالمي للعديد من الجزيئات الحيوية، ودور حيوي أساسي في العديد من التفاعلات.
• التفاعلات بين الجزيئات الحيوية: كيفية تفاعل الجزيئات الحيوية مع بعضها البعض في التفاعلات الحيوية.
• التفاعلات الأنزيمية: دور الإنزيمات في تحفيز التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.

أنواع المركبات الحيوية

• الكربوهيدرات: مصدر رئيسي للطاقة، بما في ذلك السكريات البسيطة (مثل الجلوكوز) والسكريات المعقدة (مثل النشا والغليكوجين).
• الدهون: تخزين الطاقة، تكوين أغشية الخلايا، والهرمونات.
• البروتينات: وظائف متعددة، مثل الهضم، والنقل، والإنفاذ. تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية.
• الأحماض النووية: الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)، تحمل المعلومات الوراثية.

التمثيل الغذائي

• التمثيل الغذائي: العمليات الكيميائية داخل الكائن الحي للحصول على الطاقة وتكوين المركبات الضرورية.
• التنفس الخلوي: تحويل الجلوكوز إلى طاقة (ATP).
• البناء الضوئي: تحويل الضوء إلى طاقة كيميائية في النباتات.
• التخمّر: تحويل الجلوكوز إلى طاقة بدون وجود الأكسجين.

الإنزيمات

• الوظيفة: تحفيز الإنزيمات التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.
• التركيب: تصنع الإنزيمات من البروتينات.
• قيمة ثابتة التوازن: مدى تفاعل المُتفاعلات في عملية كيميائية معينة.
• شروط التفاعل: تُتأثر الإنزيمات بعوامل مثل درجة الحرارة و pH.
• مبادئ الترابط الجزيئي: الكيفية التي ترتبط بها المُتفاعلات مع الإنزيم.

الهرمونات

• الوظيفة: تنظيم الهرمونات العمليات الحيوية في الكائنات الحية.
• أنواع الهرمونات: الكيميائية.
• أمثلة الهرمونات: الأدرينالين، الإنسولين، الجلوكاجون.
• الأساسيات الكيميائية: تركيب وتفاعل الهرمونات مع الجسم.

الأيض الخلوي

• التفاعلات الأيضية: جميع التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا، بناء (الابتنائية) أو هدم (الهدمية).
• مسارات التمثيل الغذائي: تبادلية منتجات التمثيل الغذائي المختلفة، مما يسمح بتحويل الطاقة وتوليد المواد الحيوية.

التوازن الحمضي القاعدي

• المؤشرات: تفاعلات الكيمياء الحيوية تتأثر بشكل كبير بالـpH.
• أهمية التوازن: الحفاظ على مستوى ثابت من الحموضة و القلوية في الجسم هام جداً للعديد من التفاعلات البيولوجية.
• أنظمة التنظيم: آليات في الجسم للحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي كالـBuffering.

علاقة الكيمياء الحيوية بالمجالات الأخرى

• طب: فهم الأمراض وتطوير الأدوية.
• زراعة: فهم التمثيل الغذائي النباتي وتطوير تقنيات زراعية حديثة.
• علوم الأغذية: فهم تكوين الأغذية وتأثيرها على الجسم.

تقنيات تحليلية في الكيمياء الحيوية

• طرق طيفية: طيف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) و الطيف الكتلي.
• الكروماتوغرافيا: فصل وتحديد المركبات الحيوية.
• التقنيات الحيوية: إنتاج وتحليل الجينات.