Разделы современной биохимии.

Ср биохимия как наука, вода

Биохимия как наука.

Биохимия -наука, изучающая состав, строение и превращение биомолекул (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины).

Задача биохимии - идентификация основных закономерностей биохимических процессов, выяснение взаимосвязи между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма, а также выяснение вопроса о происхождении жизни.

Предмет изучения- химический состав живых организмов, химические процессы , обеспечивающие их существование.

Классификация науки биохимия:

1. По виду объекта:

Ø биохимия человека

Ø биохимия животных

Ø биохимия растений

Ø биохимия микроорганизмов

Ø биохимия вирусов

2. По направлению изучения:

Ø статическая – изучает химический состав и свойства исследуемого объекта

Ø динамическая (метаболическая)– обмен веществ и энергии

Ø функциональная – изучает химические основы физиологической деятельности организма в целом, органа, ткани, клетки, взаимосвязь меду химическими превращениями веществ в организме и их функциями

3. По объектам исследования:

Ø медицинская биохимия

Ø фармацевтическая биохимия

Ø биохимия почв

Ø биохимическая экология

Ø биохимическая фармакология

Краткая история биохимии.

Как самостоятельная научная дисциплина, биохимия оформилась во второй половине 19 века. В 1728 гДжиакомо-БартоломеоБеккари впервые выделил белки. В 1828 г. Ф. Вёлер впервые синтезировал мочевину, открыв тем самым эпоху органического синтеза.В 1838 г началось интенсивное изучение белка. Жерар Мюдер сформулировал теорию протеина. В 1839 г Ю. Либих установил, что в состав пищи входят белки, жиры и углеводы. В 1845 г. Г. Кольбе синтезировал уксусную кислоту. В 1854 г М. Бертло синтезировал жиры. В 1861 г А. М. Бутлеров синтезировал углеводы.

Разделы современной биохимии.

В зависимости от объекта или направления исследований современная биохимия распадается на несколько разделов:

Общая биохимия рассматривает закономерности строения, содержания и преобразования в процессе жизнедеятельности организмов химических соединений.

Биоорганическая химия выясняет физико-химические основы функционирования важнейших систем живой клетки.

Бионеорганическая химия исследует структуру и функциональную активность комплексов неорганических ионов с органическими молекулами (лигандами), их участие в процессах жизнедеятельности.

Биохимия животных изучает состав животных организмов и превращения в них веществ и энергии.

Биохимия микроорганизмов изучает состав животных микроорганизмов и превращения в них веществ и энергии.

Биохимия растений изучает состав растений организмов и превращения в них веществ и энергии.

Медицинская биохимияисследует состав и превращение веществ и энергии в организме человек в норме и патологии.

Ветеринарная биохимия изучает состав животных организмов и превращения в них веществ и энергии.

Сравнительная биохимия сопоставляет состав и пути видоизменения веществ у организмов различных систематических групп.

Радиационная биохимия изучает изменение состава и обмена веществ в организме при действии на него ионизирующих излучений.

Квантовая биохимия сопоставляет свойства, функции и пути превращения в организме соединений, имеющих биологическое значение, с их электронными характеристиками.

Космическая биохимия занимается исследованиями биохимических проблем, связанных с освоением человечеством космического пространства.

Структура цитоплазмы

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено. Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Цитоскелет

К элементам цитоскелета относят белковые фибриллярные структуры, расположенные в цитоплазме клетки: микротрубочки, актиновые и промежуточные филаменты. Микротрубочки принимают участие в транспорте органелл, входят в состав жгутиков, из микротрубочек строится митотическое веретено деления. Актиновыефиламенты необходимы для поддержания формы клетки, псевдоподиальных реакций. Роль промежуточных филаментов, по-видимому, также заключается в поддержании структуры клетки. Белки цитоскелета составляют несколько десятков процентов от массы клеточного белка.

Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет, за исключением низших водорослей). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3.Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки.

Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путём синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей.Центриоли, по-видимому, гомологичны базальным телам жгутиков и ресничек.

Митохондрии — особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ — универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) происходит также за счёт энзиматических систем митохондрий.

Внутренний просвет митохондрий, называемый матриксом, отграничен от цитоплазмы двумя мембранами, наружной и внутренней, между которыми располагаетсямежмембранное пространство. Внутренняя мембрана митохондрии образует складки, так называемые кристы. В матриксе содержатся различные ферменты, принимающие участие в дыхании и синтезе АТФ. Центральное значение для синтеза АТФ имеет водородный потенциал внутренней мембраны митохондрии.

Митохондрии имеют свой собственный ДНК-геном и прокариотические рибосомы, что, безусловно, указывает на симбиотическое происхождение этих органелл. В ДНК митохондрий закодированы совсем не все митохондриальные белки, большая часть генов митохондриальных белков находятся в ядерном геноме, а соответствующие им продукты синтезируются в цитоплазме, а затем транспортируются в митохондрии. Геномы митохондрий отличаются по размерам: например геном человеческих митохондрий содержит всего 13 генов. Самое большое число митохондриальных генов (97) из изученных организмов имеет простейшее Reclinomonasamericana.

Рибосо́ма — важнейший немембранный органоид живой клетки, служащий для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК). Этот процесс называется трансляцией. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму, диаметром от 15—20 нанометров (прокариоты) до 25—30 нанометров (эукариоты), состоят из большой и малой субъединиц.

Вода.

Водородные связи

представляет собой взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами двух одинаковых, или двух разных, молекул, посредством одного атома водорода. Водородная связь возможна за счет электростатического притяжения атома водорода, несущего положительный заряд δ+, к атому электроотрицательного элемента, несущего отрицательный заряд δ−. Чаще всего водородная связь слабее ковалентной, однако, значительно сильнее обычного физического притяжения молекул друг к другу, наблюдаемого в твердых и жидких средах. От межмолекулярных взаимодействий водородную связь отличает наличие свойств, обозначаемых как направленность и насыщаемость. От этого ее часто относят к одной из разновидностей ковалентной химической связи. Водородную связь можно описать, пользуясь методом молекулярных орбиталей, как трехцентровуюдвухэлектронную связь.

Молекула воды имеет следующее строение:

Две поделенные электронные пары участвуют в образовании двух полярных ковалентных связей, а оставшиеся две неподеленные пары электронов тоже играют важную роль в свойствах воды. Все заместители у атома кислорода, включая неподеленные пары, стремятся расположиться как можно дальше друг от друга. Это приводит к тому, что молекула приобретает форму искаженного тетраэдра с атомом кислорода в центре. В четырех вершинах этого "тетраэдра" находятся два атома водорода и две неподеленные пары электронов. Но если смотреть только по центрам атомов, то получается, что молекула воды имеет угловое строение, причем угол Н–О–Н составляет примерно 105 градусов. Для возникновения водородных связей важно, чтобы в молекулах вещества были атомы водорода, связанные с небольшими, но электроотрицательными атомами Рис. 7-1а. Водородные связи между молекулами воды (обозначены пунктиром)

РН и буферные системы.

По определению: pH = -lg [H⁺]

Для чистой воды H₂O: [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 М

pH = -lg 10^-7 = 7.0

Буферыпредставляют собой водные системы, способные препятствовать изменению их рН при .добавлении небольших количеств кислоты Н(+) или основания ОН(-). Буферная система состоит из слабой кислоты и сопряженного с ней основания.

рК- константа диссоциации.

Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но все же обладает измеримой электрической проводимостью, которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы:

Выражение для константы диссоциации воды:

Перепишем это уравнение следующим образом:

Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то концентрация недиссоциированных молекул Н2О в воде практически равно общей концентрации воды, т. е. 55,55 моль/л. В разбавленных водных растворах концентрацию воды можно считать такой же. Поэтому, заменив в последнем уравнении произведение [H2O] новой константой Kн2о будем иметь:

Полученное уравнение показывает, что для воды и разбавленных водных растворов при неизменной температуре произведение концентрата ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная, Этапостоянная величина называется ионным произведением воды. Численное значение ее нетрудно получить, подставив в последнее уравнение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов. В чистой воде при 25 градусах Н(+)=ОН(-)=1*10 (-7) моль/л. Поэтому для указанной температуры:

Ср биохимия как наука, вода

Биохимия как наука.

Биохимия -наука, изучающая состав, строение и превращение биомолекул (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, витамины).

Задача биохимии - идентификация основных закономерностей биохимических процессов, выяснение взаимосвязи между структурой и функциями биомолекул, участвующих в реакциях клеточного метаболизма, а также выяснение вопроса о происхождении жизни.

Предмет изучения- химический состав живых организмов, химические процессы , обеспечивающие их существование.

Классификация науки биохимия:

1. По виду объекта:

Ø биохимия человека

Ø биохимия животных

Ø биохимия растений

Ø биохимия микроорганизмов

Ø биохимия вирусов

2. По направлению изучения:

Ø статическая – изучает химический состав и свойства исследуемого объекта

Ø динамическая (метаболическая)– обмен веществ и энергии

Ø функциональная – изучает химические основы физиологической деятельности организма в целом, органа, ткани, клетки, взаимосвязь меду химическими превращениями веществ в организме и их функциями

3. По объектам исследования:

Ø медицинская биохимия

Ø фармацевтическая биохимия

Ø биохимия почв

Ø биохимическая экология

Ø биохимическая фармакология

Краткая история биохимии.

Как самостоятельная научная дисциплина, биохимия оформилась во второй половине 19 века. В 1728 гДжиакомо-БартоломеоБеккари впервые выделил белки. В 1828 г. Ф. Вёлер впервые синтезировал мочевину, открыв тем самым эпоху органического синтеза.В 1838 г началось интенсивное изучение белка. Жерар Мюдер сформулировал теорию протеина. В 1839 г Ю. Либих установил, что в состав пищи входят белки, жиры и углеводы. В 1845 г. Г. Кольбе синтезировал уксусную кислоту. В 1854 г М. Бертло синтезировал жиры. В 1861 г А. М. Бутлеров синтезировал углеводы.

Разделы современной биохимии.

В зависимости от объекта или направления исследований современная биохимия распадается на несколько разделов:

Общая биохимия рассматривает закономерности строения, содержания и преобразования в процессе жизнедеятельности организмов химических соединений.

Биоорганическая химия выясняет физико-химические основы функционирования важнейших систем живой клетки.

Бионеорганическая химия исследует структуру и функциональную активность комплексов неорганических ионов с органическими молекулами (лигандами), их участие в процессах жизнедеятельности.

Биохимия животных изучает состав животных организмов и превращения в них веществ и энергии.

Биохимия микроорганизмов изучает состав животных микроорганизмов и превращения в них веществ и энергии.

Биохимия растений изучает состав растений организмов и превращения в них веществ и энергии.

Медицинская биохимияисследует состав и превращение веществ и энергии в организме человек в норме и патологии.

Ветеринарная биохимия изучает состав животных организмов и превращения в них веществ и энергии.

Сравнительная биохимия сопоставляет состав и пути видоизменения веществ у организмов различных систематических групп.

Радиационная биохимия изучает изменение состава и обмена веществ в организме при действии на него ионизирующих излучений.

Квантовая биохимия сопоставляет свойства, функции и пути превращения в организме соединений, имеющих биологическое значение, с их электронными характеристиками.

Космическая биохимия занимается исследованиями биохимических проблем, связанных с освоением человечеством космического пространства.