الكيمياء الحيوية علم يدرس كيمياء الحياة. أي أنه يهدف إلى وصف بنية وتنظيم ووظائف المادة الحية من الناحية الجزيئية. هذا العلم هو فرع ينتمي إلى الكيمياء والبيولوجيا. الكيمياء الحيوية هي علم متعدد التخصصات ، تستمد مواضيعها من العديد من التخصصات الأخرى مثل الكيمياء العضوية ، والفيزياء الحيوية ، والطب ، والتغذية ، وعلم الأحياء الدقيقة ، وعلم وظائف الأعضاء ، وبيولوجيا الخلية ، وعلم الأحياء الجيني.
كيمياء
ما هي الكيمياء الحيوية
جدول المحتويات
يحدد تعريف الكيمياء الحيوية أن العلم هو المسؤول عن وصف التركيب الكيميائي لجميع الكائنات الحية من وجهة النظر الجزيئية ، بناءً على فرضية أن جميع الكائنات الحية تحتوي على الكربون وأن الجزيئات المذكورة تحتوي على عناصر مثل مثل الفوسفور والأكسجين والكبريت والنيتروجين والكربون والهيدروجين.
يثبت مفهوم الكيمياء الحيوية أيضًا أنها علمية بطبيعتها. ومن بين الجوانب درس والمناطق الأحيائية، والتي هي الأماكن على وجه الأرض أن الخصائص حصة مثل النباتات ، الحيوانات و المناخ. والنظم الحيوية ، وهي الأنظمة التي تشكل جميع الكائنات الحية داخل منطقة معينة والتي تشترك في علاقة مع بعضها البعض.
ماذا تدرس الكيمياء الحيوية
العديد من المجالات التي تدرسها الكيمياء الحيوية هي البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات ، وهي جزيئات حيوية تشكل جميع الكائنات الحية. كما يدرس ردود أفعالهم ، مثل التمثيل الغذائي ؛ الهدم ، وهو الحصول على الطاقة من هذه التفاعلات ؛ والابتناء ، وهو توليد جزيئات الحياة.
وهي أيضًا مسؤولة عن دراسة التركيب الكيميائي للجزيئات المذكورة وكيف تولد التفاعلات الضرورية للحياة ، مثل التمثيل الضوئي (تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مستقرة) ، والهضم (تحويل الطعام إلى مواد أبسط للامتصاص الجسم) أو المناعة (مقاومة الجسم للأمراض أو تهديد النظام).
لدراسة هذا العلم ، توجد كتب الكيمياء الحيوية التي تجمع المعرفة في المجال الذي تم الحصول عليه. أحد أهمها كتاب هاربر ، الكيمياء الحيوية المصورة ، والذي يتكون من دراسة الإنزيمات والبروتينات والأحماض الأمينية والببتيدات ، من بين جوانب أخرى تهم التخصص ، والتي تسمح لنا بتعميق وفهم المزيد حول مفهوم الكيمياء الحيوية.
تاريخ الكيمياء الحيوية
تعريف الكيمياء الحيوية ليس له تاريخ طويل ، لأنه جديد عمليًا وقد تم تقديمه منذ القرن التاسع عشر ، عندما اندمجت علوم الكيمياء والبيولوجيا لإفساح المجال أمام تخصص جديد ، وهو الكيمياء الحيوية.
ومع ذلك ، منذ ما يقرب من 5000 عام ، أثناء القيام بأنشطة مثل صنع الخبز ، كان تفاعل الخميرة (التخمير) أحد الاختبارات الكيميائية الحيوية الأولى التي تم إجراؤها ، على الرغم من عدم وجود وعي بهذا النظام في ذلك الوقت.
كلمة "الكيمياء الحيوية" اقترحها الكيميائي كارل نيوبيرج Carl Neuberg (1877-1956) ، الذي يعتبر والد هذا الفرع ، الذي درس عمليات التخمير ، وتحلل السكر ، ومن خلال عدة دراسات ، تمكن من وضع طرق لفهم المراحل من التخمر الكحولي للجلوكوز.
بالإضافة إلى ذلك ، كرس خبراء آخرون مثل لويس باستور (1822-1895) ، فريدريش ووهلر (1800-1882) أو كلود برنارد (1813-1878) ، أنفسهم لدراسة وتجريب الكيمياء المتعلقة بالكائنات الحية. كان ذلك أيضًا في القرن التاسع عشر عندما خصصت جامعات عالمية مرموقة قسمًا للبحث والتطوير في التخصص ، والذي أطلقوا عليه اسم الكيمياء الفسيولوجية.
أوضح ووهلر أن المركبات العضوية يمكن تكوينها خارج الكائن الحي ، عندما نجح في تصنيع اليوريا ؛ ثم اكتشف الكيميائي أنسيلمي باين (1795-1871) الدياستاز ، وهو إنزيم موجود في بعض البذور والنباتات.
في القرن العشرين ، سمحت التكنولوجيا بتسريع تقدم هذا التخصص ، مثل المجهر الإلكتروني والأشعة السينية والكروماتوغرافيا. سمح ذلك باكتشاف ما يسمى بمسارات التمثيل الغذائي ، وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تقوم بها الركيزة ، والتي يتم تحويلها في عملياتها.
سمحت الدراسات البيوكيميائية بإحداث تقدم في علاج العديد من أمراض التمثيل الغذائي ، وفي معرفة المزيد عن الجينوم البشري. وكذلك في مجال الطب ، يتم تطبيقه أيضًا في طب الأسنان ، والزراعة ، وممارسة الطب الشرعي ، والأنثروبولوجيا ، والعلوم البيئية ، من بين أمور أخرى.
في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي ، أتاحت الأبحاث التي أجريت في جامعة كامبريدج اكتشاف وجود وهيكل الحمض النووي أو الحمض النووي ، وهو الجزيء الذي يحدد كل كائن حي. في عام 1953 ، وصف عالم الأحياء جيمس واتسون (1928) والفيزيائي فرانسيس كريك (1916-2004) التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي ، باعتباره أحد أهم التطورات في تاريخ العلوم. عندئذٍ أصبحت الكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية وعلم الوراثة متشابكة لتشكيل البيولوجيا الجزيئية.
مجالات الكيمياء الحيوية
يمكن التمييز بين عدة مجالات في الكيمياء الحيوية ، من بينها:
الكيمياء الإنشائية
يشير إلى بنية مكونات المادة الحية وعلاقة الوظيفة البيولوجية بالتركيب الكيميائي.
التمثيل الغذائي
يشير إلى جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المادة الحية ، حيث يُقصد به معرفة طرق التمثيل الغذائي الخلوي الموجودة في الجسم ، ودراسة جميع التفاعلات الكيميائية والبيولوجية التي تجعل الحياة ممكنة.
الجينات الجزيئية
هذا يدرس الجينات والوراثة وكيفية ظهورها. هذا الفرع هو الذي يدرس DNA و RNA ، ويحاول فك شيفرة كيفية تكاثر الأول من كائن حي إلى آخر.
بالإضافة إلى هذه المناطق ، هناك مناطق أخرى مثل:
- الكيمياء الحيوية العضوية ، والتي تدرس المركبات العضوية أو بشكل أكثر تحديدًا تلك التي تحتوي على روابط كربون-هيدروجين أو روابط كربون-كربون.
- علم الإنزيمات ، الذي يدرس سلوك الإنزيمات أو المحفزات مثل الفيتامينات.
- الكيمياء الحيوية ، التي تدرس سلوك التمثيل الغذائي للمركبات ، التي لا يكون تركيبها نموذجيًا في كائن حي معين.
- علم المناعة ، وهو المسؤول عن دراسة تفاعلات الجسم مع الآخرين الذين يهاجمونهم ، مثل الفيروسات ، مع تدخل الأجسام المضادة.
- يدرس طب الغدد الصماء الإفرازات ، مثل الهرمونات التي تؤثر على سلوك خلايا ووظائف معينة.
- تدرس الكيمياء العصبية تلك الجزيئات التي تؤثر على نشاط الخلايا العصبية.
- علم التركيب الكيميائي ، في هذا الفرع يتم تصنيف الكائنات الحية وتحديدها وفقًا لتشابهها الكيميائي.
- تدرس البيئة الكيميائية المركبات الحية التي تؤثر على تفاعلات الكائنات الحية.
- علم الفيروسات ، وهو مجال علم الأحياء المسؤول عن دراسة الفيروسات ، من أجل تصنيفها ومعرفة تكوينها وكيفية عملها.
- علم الأحياء الجزيئي ، الذي يدرس عمليات الكائنات الحية من وجهة نظر جزيئية ، ومن خلال سلوك الجزيئات الكبيرة ، يشرح وظائف كل كائن حي.
- يدرس بيولوجيا الخلية الخلايا بدائية النواة (الكائنات أحادية الخلية التي تفتقر إلى النواة) وحقيقيات النوى (الخلايا ذات النواة) ، والانقسام الخلوي ، والتكاثر ، من بين عمليات أخرى.
ما هي الهندسة البيوكيميائية
الهندسة الكيميائية الحيوية هي المهنة التي يجب اتباعها لتكريس نفسها لدراسة الجزيئات الحيوية ودينامياتها وطرقها الأيضية وجميع الظواهر التي لها أصل كيميائي وبيولوجي للكائنات العضوية لاستخدام الموارد التي قد تنشأ من هناك و ، من خلال عمليات اصطناعية أخرى ، تسويقها. إنها مهنة جديدة نسبيًا ، حيث أنها لا تتجاوز 30 عامًا منذ بدايتها ، لكن طلبها وتطبيقها زاد.
من بين الأنشطة الرئيسية التي يقوم بها مهندس الكيمياء الحيوية تلك الاستفادة من هذه الموارد ، والتي يمكن استخدامها لتصنيع المواد الغذائية أو المنتجات الطبية المخمرة أو المشروبات أو غيرها من المواد. بالإضافة إلى ذلك ، يشرف المتخصص في الهندسة الكيميائية الحيوية على جميع العمليات التي تحدث في الصناعة حيث يتم استخدام هذه الأنظمة البيولوجية ، في نفس الوقت الذي يجب عليهم فيه إجراء البحوث لتحقيق أفضل استخدام للموارد.
هناك العديد من المجالات في مجال عملك حيث يمكنك العمل ، على سبيل المثال ، في قطاع الأغذية ، في الشركات التي تنتج الألبان واللحوم والخضروات والفواكه والمشروبات وأنواع مختلفة من الحلويات والمضافات والمكونات الأخرى ؛ في قطاع المستحضرات الصيدلانية ، لإنتاج المضادات الحيوية والهرمونات واللقاحات وغيرها من المنتجات البيولوجية ؛ وأنواع أخرى من القطاعات المتنوعة ، والتي قد تشمل المؤسسات التعليمية أو مراكز البحث حيث يتم تطوير تقنيات وموارد جديدة لتصنيع منتجات أخرى من أصل بيولوجي
دراسة الكيمياء الحيوية
من أجل الأداء كمحترف في هذا المجال ، يمكن دراسة المهن المتعلقة بدراسة العوامل ذات الأصل الكيميائي الحيوي وهناك العديد من الخيارات في ما لا يقل عن 23 ولاية في المكسيك.
يوجد في البلاد مهن الهندسة الكيميائية الحيوية ، ودرجة في التحليل الكيميائي البيولوجي ، ودرجة في الكيمياء الحيوية ، ودرجة الكيميائي الصيدلاني البيولوجي ، والهندسة البيوكيميائية البيئية ، ودرجة الكيمياء الحيوية التشخيصية ، ودرجة في الكيمياء الحيوية السريرية ، ودرجة في الكيمياء البيولوجية ، ودرجة في الكيمياء البكتريولوجية علم الطفيليات ، الهندسة الكيميائية الحيوية في الأغذية والهندسة في الكيمياء الحيوية الصناعية.
