Биохимия

Какво е биохимия?

Биохимията изучава химичните процеси , които се наблюдават при живите организми и превръщането на веществата с цел да се изясни тяхната функционална роля, разглеждайки химичните процеси на нивото на функциониращия организъм в условията на средата. За разпознаването и изучаването на химическите вещества, съдържащи се в клетките, са необходими сложни техники, които показват, че клетките на всички организми съдържат четири групи много големи молекули (макромолекули), които са две нуклеинови киселини (ДНК и РНК), белтъци, въглехидрати и мазнини. Освен това е доказано, че едни и същи основни молекули на живота участват в изграждането на всички организми.

Веществата, чиято трансформация в организма се разглежда, имат външен (екзогенен) и вътрешен (ендогенен) произход. Тези с външния произход постъпват в организма чрез храната, а тези с вътрешния са продукт на жизнената дейност на организма.

Биохимията си служи с химични, физични, физико-химични, хистомични, морфологични и други методи.

Подходът на тази наука дава възможност да бъдат провеждани изследвания не толкова в статично състояние, колкото в биохимичните функционални прояви на организма.

С годините тя се обособи и утвърди като самостоятелно наука, защото опознаването на реакциите, стоящи в основата на жизнените процеси бе от изключително значение за разкриване на механизма на функциониране на организма. Можете да я срещнете в научната литература още под наименованията биологична химия, физиологична химия или химична физиология, но биохимията на живите организми трябва да бъде преди всичко физиологична химия, защото проучва биохимичните реакции, които стават във функциониращата клетка, в органа и най-после в цялостния организъм, свързан с околната среда чрез многобройни връзки.

Обсег на дисциплината

Биохимията се дели на два главни дяла: статична (дескриптивна) биохимия, която проучва химичния състав на организма и динамична биохимия, която проучва реакциите, протичащи в живия организъм.

Статичната биохимия даде извънредно много за опознаване на химичната природа на веществата, изграждащи живата клетка, цялостния организъм и хранителните вещества. Благодарение на усъвършенстваните съвременни методи за изследване - химични, физични и други - статичната биохимия навлезе в извънредно интересната област на биополимерите - белтъчини и нуклеинови киселини. Това даде възможност да се развие така наречената молекулярна химия.

Динамичната биохимия е съществената и съвременна част на биохимията. Тя се занимава с обмяната на веществата и биоенергетиката на организма. Процесите на разграждане на хранителните вещества, съдбата на всяко вещество, внесено в организма за покриване на пластичните и енергитичните нужди на организма, както и процесите на синтезата на сложни органични вещества представляват същността на динамичната биохимия.

Динамичната биохимия разглежда тези процеси на нивото на функциониращата клетка, специализираните тъкани и органи, както и на организма като цяло във връзка със средата на неговото съществуване. Това означава, че тя разглежда биохимичната същност и на регулаторните механизми в организма.

Биохимия на храненето

Проучването на отделните видове хранителни вещества от биохимично гледище във връзка с обмяната и продукцията представлява една от съществените области за изследване. Тези проучвания могат да следват само една посока - разглеждане на биохимичната реакция в организма като следствие от взаимодействието между хранта и организма. Хранителните вещества, които имат определен ефект - енергитичен или пластичен - върху организма, са въглехидратите и техните комплексни съединения и липидите и липоидите с техните характерни физико-химични свойства - по-добре разтворими в мазнини и органични разтворители и слабо разтворими във вода. Тук принадлежат също белтъчините и аминокиселините, както и техните комплекси и деривати, неорганичните соли, витамините, водата, киселините, основите и други.

Въпросите на биохимията за храносмилането са свързани с проучване състава на храносмилателните сокове, ензимите, разграждането на хранителните вещества и прочие.

За да стане усвоима храната, хранителните вещества, които се съдържат в нея, претърпяват редица физични и химични промени. Те се превръщат в съединения с по-малки молекули или стават молякулярно разтворими. По-добрата усвоимост се подпомага от редица фактори, които може да имат ендогенен или екзогенен произход.

Резорбцията на хранителните вещества в организма е един от най-важните раздели на биохимията на храненето, защото тя е последна и заключителна фаза на храносмилането. Тя може да бъде отнесена и към обмяната - като нейно начало. Биохимията разкри същността на резорбцията, участието на ензимните системи, пермеабилитетните промени под действието на външни и вътрешни фактори и прочие. Много от въпросите на резорбцията са още неосветлени от биохимично гледище. Размерът на резорбцията определя и размера на усвоимостта на дадена храна. През последно време в тази насока се работи извънредно много и данните, особено що се отнася до резорбцията на въглехидрати, аминокиселини, липиди и минерални вещества, се увеличиха. Практическата стойност на резултатите от тези изследвания е очевидна.

Една от най-важните области на биохимията е междинната обмяна. Чрез нея се разкриват промените, които настъпват с хранителните вещества в клетките, тъканите, органите и целия организъм. В тях стават и трансформацията на освободената химична енергия в специфична енергия на отделните функции - механична, топлинна, биоелектрична и други - се разкрива и същността на енергитичната стойност на храната.

Процесите на междинната обмяна, както и на храненето в живия организъм, са строго регулирани чрез нервната и ендокринанта система.

Ензими, витамини и хормони

В биохимичните процеси на организма широко участие вземат ензимите. Немалък дял от биохимията заема учението за ензимите, или ензимологията. Ензимите са биокатализаторите в организма, които са в сложна зависимост както с хормоналната, така и с нервната дейност на организма. В междинната обмяна те играят решава роля, като не само определят скоростта и насоката на протичането на самата реакция ,но и могат да бъдат повлияни по хормонален или друг път.

Биохимията изучава и витамините - тези високо активни във физиологично и биохимично отношение вещества. Специфичното им участие в процесите, които протичат в организма, ги прави незаменини фактори за нормалното протичане на реакциите в организма. Те участват в състава на коензимите на редица ензими.

Лишаването на организма от витамини потиска биосинтезата на съответните ензими. Например липсата на никотинова киселина е пречка за синтезата на дехидрогеназите, на рибофлавина - на жълтите ензими и така нататък.

Други биохимично високо активни вещества също със сложна структура са хормоните. Тяхното значение е толкова голямо и са натрупани толкова данни за тях, че се почувствува нужда да се оформи специална наука - ендокринология, - която в медицинските факултети се преподава самостоятелно.

Значението на ендокринологията за животновъдството е нараснало извънредно много през последните години, защото редица естествени и синтетични полови хормони се оказаха твърде резултатни при угояване на селскостопанските животни.

Веществата, които се секретират от ендокринната система в организма, играят важна формативна и функционална роля. Типичен представител на хормоните с формативна роля са хормоните на предния дял на хипофизата, на щитовидната жлеза и други, а на хормоните с функционална роля - хормоните на сърцевината на надбъбречните жлези, на задния дял на хипофизата и други.

Процеси в клетката от гледна точка на биохимията

Биохимията се занимава още с процесите, които протичат в клетката. Този аналитичен подход към подобен род биохимични проучвания има извънредно голямо значение за разбиране на отделните реакции - на тяхната качествена и количествена страна.

Клетката е извънредно важна от биохимично гледище структурна съставна част на организма. Хромативната нишка в ядроо се състои почти изключително от нуклепротеиди, съдържащи главно дезоксирибонукленова киселина (ДНК), която е свързана с наследствения механизъм.

В ядрото, както и в цитоплазмата, се намира рибонукленинова киселина (РНК), която е свързана със синтезата на белтъчините.

В цитоплазмата, чийто състав е доста сложен, се намират субмикроскопичните частици - микрозоми и митохондирии. Микрозомите играят роля при синтеза на белтъчините, а митохондриите - в биоенергетиката на клетката.

През последните години се оформи специален дял - биохимия на наследствеността. В него се разглеждат въпросите на генетическия контрол на биосинтетичните функции на клетката, химичните средства на мутагенезата, биохимичните основи на мкутациите и прочие.

Биохимия на органите и системите

Важен дял от биохимията на селскостопанските животни заема биохимията на функциониращите органи и системи от органи в животинското тяло.

Биохимията на дишането обхваща не само физико-химичните закони, които лежат в основата на белодробното и тъканното дишане, но разглежда и транспортирането на газовете и съединенията, които се образуват при обмяната, както и контролата на това транспортиране и така нататък.

Биохимията на кръвта и другите телесни течности изучава състава им, биохимичните процеси при техните функции, ензимните процеси на съсирвнаеот на кръвта, хематопоезата и така нататък.

Не по-маловажни раздели са биохимията на екскрецията, размножаването, мускулната работа и месото, както и на механизмите на регулацията на живия организъм.

Зоотехническата биохимия през последните години усилено разработва въпросите на млекообразуването, връзката на тази специфична продуктивност с процесите в предстомашията на преживните, възможностите за повишаване синтезата във вимето и така нататък. Знчително внимание се отделя на специфичните за животновъдството проблеми - адаптацията и аклиматизцията, ензимните системи, които вземат участие при тях, и така нататък.

Биохимията на селскостопанските животни има и една друга област на изследване - сравнителната биохимия. Съществени са различията не само в биохимизна на храносмилателните процеси между отделните видове селскостопански жвотни, но и в тяхната обмяна - синтеза и разграждане (моногастрични и полигастрични животни).

Възрастовата биохимия е също важна област на зоотехническата биохимия. Тя ни дава познания за биосинтезата на белтъчините в млада и зряла възраст, за пермеабилитета на телесните мембрани, ензимната наличност и активност при различните възрастови състояния и така нататък. Тези данни на биохимията се използват широко в практическото животновъдство.

Често задавани въпроси