ביוכימיה היא מדע החוקר את הכימיה של החיים; כלומר, היא נועדה לתאר את המבנה, הארגון והתפקודים של חומר חי במונחים מולקולריים. מדע זה הוא ענף השייך לכימיה וביולוגיה. ביוכימיה היא מדע בין תחומי, השואב את נושאי העניין שלה מתחומים רבים אחרים כגון כימיה אורגנית, ביופיסיקה, רפואה, תזונה, מיקרוביולוגיה, פיזיולוגיה, ביולוגיה של תאים וביולוגיה גנטית.
כִּימִיָה
מהי ביוכימיה
תוכן עניינים
ההגדרה של מהי ביוכימיה קובעת כי המדע הוא זה שאחראי לתאר את ההרכב הכימי של כל היצורים החיים מנקודת מבט מולקולרית, בהתבסס על ההנחה שכל האורגניזמים החיים מכילים פחמן וכי המולקולות האמורות מכילות אלמנטים כאלה. כמו זרחן, חמצן, גופרית, חנקן, פחמן ומימן.
המושג ביוכימיה קובע גם שהוא מדעי במהותו. בין ההיבטים הנלמדים הם biomes, אשר הנם מרחבים על פני כדור הארץ כי מאפייני נתח כגון צמחייה, פאונה, ואת האקלים; ומערכות ביולוגיות, שהן המערכות המרכיבות את כל היצורים החיים באזור נתון וחולקות מערכת יחסים זו עם זו.
מה חוקרת ביוכימיה
כמה מהתחומים בהם ביוכימיה בוחנת הם חלבונים, חומצות גרעין, ליפידים ופחמימות, שהם ביומולקולות המרכיבות את כל היצורים החיים. זה גם חוקר את התגובות שלהם, כגון מטבוליזם; קטבוליזם, שהוא השגת אנרגיה מתגובות אלה; ואנבוליזם, שהוא דור המולקולות של החיים.
היא גם אחראית על לימוד ההרכב הכימי של מולקולות אלו וכיצד הן יוצרות תגובות הנחוצות לחיים, כגון פוטוסינתזה (המרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית יציבה), עיכול (המרת מזון לחומרים פשוטים יותר לספיגה. גוף) או חסינות (עמידות הגוף בפני מחלות או איום על המערכת).
לצורך לימוד מדע זה ישנם ספרי ביוכימיה שאוספים את הידע באזור שהושג. אחד החשובים ביותר הוא ספרו של הארפר, ביוכימיה מאוירת, המורכב מחקר אנזימים, חלבונים, חומצות אמינו, פפטידים, בין היתר בהיבטים המעניינים את הדיסציפלינה, המאפשרים לנו להעמיק ולהבין יותר את מושג הביוכימיה.
היסטוריה של ביוכימיה
להגדרת הביוכימיה אין היסטוריה ארוכה, מכיוון שהיא חדשה למעשה והיא ניתנת מאז המאה ה -19, אז מדעי הכימיה והביולוגיה התמזגו כדי לפנות את מקומם לדיסציפלינה חדשה, שהיא ביוכימיה.
עם זאת, לפני כ 5000 שנה, בביצוע פעילויות כמו הכנת לחם, תגובת השמרים (תסיסה) הייתה אחת הבדיקות הביוכימיות הראשונות שבוצעו, אם כי לא הייתה מודעות לדיסציפלינה באותה תקופה.
המילה "ביוכימיה" הוצעה על ידי הכימאי קרל נויברג (1877-1956), הנחשב לאבי ענף זה, שחקר את תהליכי התסיסה, הגליקוליזה ובאמצעות מספר מחקרים הצליח לבסס שיטות להבנת השלבים. מהתסיסה האלכוהולית של הגלוקוז.
בנוסף, מומחים אחרים כמו לואי פסטר (1822-1895), פרידריך ווהלר (1800-1882) או קלוד ברנרד (1813-1878), התמסרו למחקר וניסוי כימיה הקשורה ליצורים חיים. זה היה גם במאה התשע עשרה כאשר אוניברסיטאות עולמיות יוקרתיות הקדישו מחלקה למחקר ופיתוח הדיסציפלינה, שכינתה כימיה פיזיולוגית.
ווהלר הוכיח שניתן ליצור תרכובות אורגניות מחוץ לאורגניזם חי, כשהוא הצליח לסנתז אוריאה; ואז הכימאי אנסלמה פיין (1795-1871) גילה דיאסטז, שהוא אנזים שנמצא בחלק מהזרעים והצמחים.
במאה העשרים הטכנולוגיה אפשרה את האצת התקדמות הדיסציפלינה הזו, כמו מיקרוסקופ אלקטרונים, צילומי רנטגן וכרומטוגרפיה. זה אפשר גילוי מה שנקרא מסלולי חילוף החומרים, שהם רצפי התגובות הכימיות המבוצעות על ידי מצע, ובתהליכים שלו הוא הופך.
מחקרים ביוכימיים אפשרו התקדמות בטיפול במחלות מטבוליות רבות, ובלימוד נוסף על הגנום האנושי. כמו גם בתחום הרפואה, הוא מיושם גם ברפואת שיניים, חקלאות, פרופסור פלילי, אנתרופולוגיה, מדעי הסביבה, ועוד.
בשנות הארבעים והחמישים, מחקר שהתקיים באוניברסיטת קיימברידג 'אפשר לגלות את קיומם ומבנהם של חומצה דאוקסיריבונוקלאית או DNA, המולקולה המגדירה כל יצור חי. בשנת 1953 תיארו הביולוג ג'יימס ווטסון (1928) והפיזיקאי פרנסיס קריק (1916-2004) את מבנה הסליל הכפול של ה- DNA, והיה אחד ההתקדמות החשובה ביותר בתולדות המדע. או אז ביו-כימיה, ביולוגיה של תאים וגנטיקה השתלבו זה בזה כדי ליצור ביולוגיה מולקולרית.
תחומי ביוכימיה
בביוכימיה ניתן להבדיל בין כמה תחומים, ביניהם:
כימיה מבנית
הכוונה היא למבנה מרכיבי החומר החי ולקשר בין התפקוד הביולוגי למבנה הכימי.
חילוף חומרים
הכוונה היא לכל התגובות הכימיות המתרחשות בחומר חי, שם היא נועדה להכיר את מסלולי חילוף החומרים התאיים הקיימים בגוף, תוך לימוד כל התגובות הכימיות והביולוגיות המאפשרות חיים.
גנטי מולקולרי
זה חוקר גנים, כמו גם תורשה ואיך הם באים לידי ביטוי. ענף זה הוא זה החוקר DNA ו- RNA, ומנסה לפענח כיצד הראשון משכפל מאורגניזם אחד לאחר.
בנוסף לאזורים אלה, ישנם אחרים כגון:
- כימיה ביו-אורגנית, החוקרת תרכובות אורגניות או ליתר דיוק, אלו עם קשרי פחמן-מימן או פחמן-פחמן.
- אנזימולוגיה, החוקרת התנהגות של אנזימים או זרזים, כגון ויטמינים.
- קסנוביוכימיה, החוקרת את התנהגות חילוף החומרים של תרכובות, שמבנהן אינו אופייני לאורגניזם מסוים.
- אימונולוגיה, האחראית על חקר תגובות הגוף לאחרים שתוקפים אותם, כמו וירוסים, עם התנגדות נוגדנים.
- האנדוקרינולוגיה חוקרת הפרשות, כגון הורמונים המשפיעים על התנהגותם של תאים ותפקודים מסוימים.
- נוירוכימיה חוקרת את המולקולות המשפיעות על פעילות עצבית.
- כימוטקסונומיה, בענף זה אורגניזמים מסווגים ומזוהים על פי הדמיון הכימי שלהם.
- אקולוגיה כימית חוקרת את התרכובות החיים המשפיעות על יחסי הגומלין של יצורים חיים.
- הוירולוגיה, שהיא תחום ביולוגיה המופקד על חקר וירוסים, במטרה לסווג אותם, מכירה את הרכבם ואופן פעולתם.
- ביולוגיה מולקולרית, החוקרת תהליכים של יצורים חיים מנקודת מבט מולקולרית, ובאמצעות התנהגות מקרומולקולות, מסבירה את תפקידי כל אורגניזם חי.
- ביולוגיה של תאים חוקרת תאים פרוקריוטיים (אורגניזמים חד תאיים חסרי גרעין) ואאוקריוטים (תאים עם גרעין), חלוקת תאים, כפל, בין שאר התהליכים שלהם.
מהי הנדסה ביוכימית
הנדסה ביוכימית היא הקריירה שיש לעקוב בכדי להתמסר לחקר הביומולקולות, הדינמיקה שלהן, מסלולי חילוף החומרים שלהן וכל התופעות שמקורן כימי וביולוגי של יצורים אורגניים לשימוש במשאבים העשויים לנבוע משם, באמצעות תהליכים מלאכותיים אחרים, מסחר אותם. זהו מקצוע חדש יחסית, שכן הוא אינו עולה על 30 שנה להקמתו, אך הביקוש והיישום שלו גדלו.
בין הפעילויות העיקריות שמבצע מהנדס ביוכימי ניתן למנות את המשאבים הללו, בהם ניתן להשתמש לייצור מזון, מוצרים או משקאות תוססים מותססים, או חומרים אחרים. בנוסף, איש המקצוע בהנדסה ביוכימית מפקח על כל התהליכים המתרחשים בענף בו משתמשים במערכות ביולוגיות אלו, במקביל שעליהם לבצע מחקר בכדי לנצל את מיטב המשאבים.
ישנם מספר תחומים בתחום העבודה שלך בהם אתה יכול לעבוד, כמו בתחום המזון, בחברות המייצרות חלב, בשר, ירקות, פירות, משקאות, סוגים שונים של ממתקים, תוספים ומרכיבים אחרים; בתחום התרופות לייצור אנטיביוטיקה, הורמונים, חיסונים ומוצרים אחרים שמקורם ביולוגי; וסוגים אחרים של מגזרים מגוונים, אשר עשויים לכלול מוסדות חינוך או מרכזי מחקר בהם מפותחים טכניקות ומשאבים חדשים לייצור מוצרים אחרים שמקורם ביולוגי.
לימודי ביוכימיה
על מנת להתפקד כמקצוען בתחום זה, ניתן ללמוד קריירה הקשורה לחקר גורמים ממוצא ביוכימי וישנן מספר אפשרויות בלפחות 23 מדינות מקסיקו.
בארץ ישנם המקצועות של הנדסה ביוכימית, תואר בניתוח כימי-ביולוגי, תואר בביוכימיה, תואר כימאי פרמצבטיקה ביולוגית, הנדסה ביוכימית סביבתית, תואר ביוכימיה אבחנתית, תואר בביוכימיה קלינית, תואר בכימיה ביולוגית, תואר בכימיה בקטריולוגית. פרזיטולוגיה, הנדסה ביוכימית במזון והנדסה בביוכימיה תעשייתית.
