Mūsu planētas biomasu veido visu savvaļas valstu pārstāvji: dzīvnieki, augi, sēnes, vīrusi, baktērijas. Katras karaļvalsts pārstāvju skaits ir tik liels, ka atliek tikai brīnīties, kā mēs visi iederamies uz Zemes. Taču, neskatoties uz šādu daudzveidību, visām dzīvajām būtnēm uz planētas ir vairākas pamatiezīmes.
Visu dzīvo būtņu kopiena
Pierādījumus sniedz vairākas galvenās dzīvo organismu pazīmes:
- nepieciešamība pēc uztura (enerģijas patēriņš un tā pārvēršana ķermeņa iekšienē);
- elpošanas (biooksidācijas) vajadzības;
- reproducēšanas spēja;
- izaugsme un attīstība visā dzīves ciklā.
Jebkurš no iepriekš minētajiem procesiem organismā tiek attēlots ar ķīmisko reakciju masu. Katru sekundi jebkurā dzīvā būtnē un vēl jo vairāk cilvēkā notiek simtiem organisko molekulu sintēzes un sabrukšanas reakciju. Struktūra, ķīmiskās iedarbības iezīmes, mijiedarbība ar otru, sintēze, sabrukšana un jaunu organisko un neorganisko molekulu struktūru veidošana - tas viss ir pētījuma priekšmets.liela, interesanta un daudzveidīga zinātne. Bioķīmija ir jauna progresīva zināšanu joma, kas pēta visus ķīmiskos procesus, kas notiek dzīvās būtnēs.
Objekts
Bioķīmijas izpētes objekts ir tikai dzīvi organismi un visi tajos notiekošie dzīvībai svarīgās darbības procesi. Konkrēti, ķīmiskās reakcijas, kas notiek pārtikas uzsūkšanās, atkritumu produktu izdalīšanās, augšanas un attīstības laikā. Tātad, bioķīmijas pamati ir:
- Nešūnu dzīvības formas - vīrusi.
- Baktēriju prokariotu šūnas.
- Augstākie un zemākie augi.
- Visu zināmo šķiru dzīvnieki.
- Cilvēka ķermenis.
Tajā pašā laikā pati bioķīmija ir diezgan jauna zinātne, kas radās tikai uzkrājot pietiekamu daudzumu zināšanu par iekšējiem procesiem dzīvās būtnēs. Tās rašanās un atdalīšana aizsākās 19. gadsimta otrajā pusē.
Mūsdienu bioķīmijas nozares
Pašreizējā attīstības stadijā bioķīmija ietver vairākas galvenās sadaļas, kuras ir parādītas tabulā.
| Sadaļa | Definīcija | Izpētes priekšmets |
| Dinamiskā bioķīmija | Pēc ķīmiskās reakcijas, kas ir pamatā molekulu savstarpējai pārvēršanai organismā |
Metabolīti - vienkāršas molekulas un to atvasinājumi, kas veidojas enerģijas apmaiņas rezultātā; monosaharīdi, taukskābes, nukleotīdi, aminoskābes |
| Statiskā bioķīmija | Pēc organismu ķīmisko sastāvu un molekulu struktūru | Vitamīni, olb altumvielas, ogļhidrāti, nukleīnskābes, aminoskābes, nukleotīdi, lipīdi, hormoni |
| Bioenerģija | Iesaistīts pētījumos par enerģijas absorbciju, uzkrāšanu un konversiju dzīvās bioloģiskās sistēmās | Viena no dinamiskās bioķīmijas sadaļām |
| Funkcionālā bioķīmija | Izpēta visu ķermeņa fizioloģisko procesu detaļas | Uzturs un gremošana, elpošana, skābju-bāzes līdzsvara regulēšana, muskuļu kontrakcijas, nervu impulsu vadīšana, aknu un nieru darbības regulēšana, imūnās un limfātiskās sistēmas darbība utt. |
| Medicīniskā bioķīmija (cilvēka bioķīmija) | Pēc vielmaiņas procesus cilvēka organismā (veselos organismos un slimībās) | Eksperimenti ar dzīvniekiem ļauj mums izveidot patogēno baktēriju tīrkultūras, kas izraisa cilvēku slimības, un atrast veidus, kā ar tām cīnīties |
Tādējādi mēs varam teikt, ka bioķīmija ir vesels mazu zinātņu komplekss, kas aptver visu dzīvo sistēmu sarežģītāko iekšējo procesu dažādību.
Meitas zinātnes
Laika gaitā ir sakrājies tik daudz dažādu zināšanu un izveidojies tik daudz zinātnisku iemaņu, apstrādājot pētījumu rezultātus, vairojot baktēriju kolonijas, replikējot DNS un RNS,iestrādājot zināmas genoma sadaļas ar vēlamajām īpašībām un tā tālāk, kas radīja nepieciešamību pēc papildu zinātnēm, kas ir bērnu zinātnes bioķīmijai. Tās ir tādas zinātnes kā:
- molekulārā bioloģija;
- ģenētiskā inženierija;
- gēnu ķirurģija;
- molekulārā ģenētika;
- enzimoloģija;
- imunoloģija;
- molekulārā biofizika.
Katrai no uzskaitītajām zināšanu jomām ir daudz sasniegumu bioprocesu izpētē dzīvās bioloģiskās sistēmās, tāpēc tas ir ļoti svarīgi. Tās visas pieder pie XX gadsimta zinātnēm.
Bioķīmijas un saistīto zinātņu intensīvas attīstības iemesli
1958. gadā Korāns atklāja gēnu un tā struktūru, pēc kā 1961. gadā tika atšifrēts ģenētiskais kods. Pēc tam tika izveidota DNS molekulas struktūra - divpavedienu struktūra, kas spēj reducēties (pašreproducēt). Tika aprakstīti visi vielmaiņas procesu smalkumi (anabolisms un katabolisms), pētīta proteīna molekulas terciārā un ceturtā struktūra. Un tas nav pilnīgs 20. gadsimta grandiozo atklājumu saraksts, kas veido bioķīmijas pamatu. Visi šie atklājumi pieder bioķīmiķiem un pašai zinātnei kā tādai. Tāpēc tās attīstībai ir daudz priekšnoteikumu. Tās dinamismam un veidošanās intensitātei ir vairāki mūsdienu iemesli.
- Vairumam dzīvajos organismos notiekošo ķīmisko procesu pamati ir atklāti.
- Vairumā fizioloģisko un enerģētisko procesu ir formulēts vienotības principsvisām dzīvajām būtnēm (piemēram, baktērijām un cilvēkiem tās ir vienādas).
- Medicīniskā bioķīmija ir atslēga daudzu sarežģītu un bīstamu slimību ārstēšanā.
- Ar bioķīmijas palīdzību kļuva iespējams pietuvoties visglobālāko bioloģijas un medicīnas jautājumu risināšanai.
No tā izriet secinājums: bioķīmija ir progresīva, svarīga un ļoti plaša spektra zinātne, kas ļauj rast atbildes uz daudziem cilvēces jautājumiem.
Bioķīmija Krievijā
Mūsu valstī bioķīmija ir tikpat progresīva un nozīmīga zinātne kā visā pasaulē. Krievijas teritorijā atrodas Bioķīmijas institūts, kas nosaukts A. I. A. N. Bahs RAS, Mikroorganismu bioķīmijas un fizioloģijas institūts. G. K. Skrjabins RAS, Bioķīmijas pētniecības institūts SB RAS. Mūsu zinātniekiem ir liela loma un daudzi nopelni zinātnes attīstības vēsturē. Piemēram, tika atklāta imūnelektroforēzes metode, atklāti glikolīzes mehānismi, formulēts nukleotīdu komplementaritātes princips DNS molekulas struktūrā un veikti vairāki citi svarīgi atklājumi. XIX beigās un XX gadsimta sākumā. Pamatā tika izveidoti nevis veseli institūti, bet dažās universitātēs bioķīmijas katedra. Tomēr drīz radās nepieciešamība paplašināt šīs zinātnes izpētes telpu saistībā ar tās intensīvo attīstību.
Augu bioķīmiskie procesi
Augu bioķīmija ir nesaraujami saistīta ar fizioloģiskiem procesiem. Kopumā augu bioķīmijas un fizioloģijas studiju priekšmets ir:
- veģetatīvā aktivitātešūnas;
- fotosintēze;
- elpa;
- augu ūdens režīms;
- minerāls uzturs;
- ražas kvalitāte un veidošanās fizioloģija;
- augu izturība pret kaitēkļiem un nelabvēlīgiem vides apstākļiem.
Vērtība lauksaimniecībai
Zināšanas par dziļajiem bioķīmijas procesiem augu šūnās un audos ļauj uzlabot kultivēto lauksaimniecības augu ražas kvalitāti un kvantitāti, kas ir visai cilvēcei svarīgas pārtikas masveida ražotāji. Turklāt augu fizioloģija un bioķīmija ļauj atrast veidus, kā atrisināt problēmas, kas saistītas ar kaitēkļu invāziju, augu izturību pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem, un ļauj uzlabot augkopības kvalitāti.
