Βιοχημεία

Γλυκίνη - Τたうοおみくろん απλούστερο πρωτεϊνικό αμινοξύ κかっぱαあるふぁιいおた ένα από τたうαあるふぁ απλούστερα «βιομονομερή».

Βιοχημεία (αあるふぁγがんまγがんまλらむだ. Biochemistry), ή αλλιώς βιολογική χημεία, είναι ηいーた διεπιστημονική, κοινή περιοχή τたうωおめがνにゅー βασικών επιστημών της Χημείας κかっぱαあるふぁιいおた της Βιολογίας, ηいーた οποία πραγματεύεται τたうηいーた μελέτη τたうωおめがνにゅー χημικών διεργασιών κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー ουσιών πぱいοおみくろんυうぷしろん περιλαμβάνουν τたうηいーた λεγόμενη «ζωντανή ύλη», μέσα, αλλά κかっぱαあるふぁιいおた έξω, εφόσον έχουν οποιαδήποτε σχέση μみゅーεいぷしろん τους ζωντανούς οργανισμούς. Οおみくろんιいおた Νόμοι της Βιοχημείας διέπουν όλους τους ζωντανούς οργανισμούς κかっぱαあるふぁιいおた τις διεργασίες της ζωής τους, αλλά συνεχίζονται, τουλάχιστον γがんまιいおたαあるふぁ ένα επιπλέον χρονικό διάστημα, ακόμη κかっぱαあるふぁιいおた μετά τたうοおみくろん θάνατο τたうοおみくろんυうぷしろん καθενός. Μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろんνにゅー έλεγχο της ροής τたうωおめがνにゅー πληροφοριών μέσω της βιοχημικής επικοινωνίας (βιοπληροφορική) κかっぱαあるふぁιいおた της ροής της χημικής ενέργειας μέσω τたうοおみくろんυうぷしろん μεταβολισμού, οおみくろんιいおた βιοχημικές διεργασίες δείχνουν τたうοおみくろん τρόπο λειτουργίας κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーたνにゅー πολυπλοκότητα τたうοおみくろんυうぷしろん φαινομένου της ζωής.

Γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα, σしぐまεいぷしろん κάθε ζωντανό κύτταρο, υπάρχει μみゅーιいおたαあるふぁ κρίσιμη βιολογική διεργασία πぱいοおみくろんυうぷしろん ονομάζεται αναπνοή. Αυτή ηいーた διαδικασία είναι ηいーた μετατροπή της γλυκόζης σしぐまεいぷしろん χρήσιμη μορφή ενέργειας, πぱいοおみくろんυうぷしろん αποθηκεύεται προσωρινά σしぐまτたうηいーたνにゅー τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Ηいーた μελέτη της βιοχημείας αποκαλύπτει τις πολλές χημικές διεργασίες πぱいοおみくろんυうぷしろん εμπλέκονται γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーた μετατροπή της γλυκόζης σしぐまεいぷしろん διοξείδιο τたうοおみくろんυうぷしろん άνθρακα κかっぱαあるふぁιいおた νερό.

Ηいーた βιοχημεία υποδιαιρείται σしぐまεいぷしろん τρία (3 κύρια) πεδία, τたうαあるふぁ οποία είναι:

1. Δομική βιολογία
2. Ενζυμολογία
3. Μεταβολισμός

Κατά τις τελευταίες δεκαετίες τたうοおみくろんυうぷしろん 20^ού αιώνα, ηいーた βιοχημεία πέτυχε νにゅーαあるふぁ εξηγήσει ζωτικές διεργασίες πぱいοおみくろんυうぷしろん αφορούν κかっぱαあるふぁιいおた τたうαあるふぁ τρία αυτά πεδία. Σχεδόν όλες οおみくろんιいおた πλευρές τたうωおめがνにゅー επιστημών ζωής έχουν αποκαλυφθεί κかっぱαあるふぁιいおた αναπτυχθεί μみゅーεいぷしろん βιοχημική μεθοδολογία κかっぱαあるふぁιいおた έρευνα. Ηいーた βιοχημεία εστιάζει σしぐまτたうηいーたνにゅー κατανόηση της χημικής βάσης πぱいοおみくろんυうぷしろん επιτρέπει σしぐまτたうαあるふぁ βιολογικά χημικά είδη νにゅーαあるふぁ αρχίζουν τις διεργασίες πぱいοおみくろんυうぷしろん συμβαίνουν μέσα σしぐまτたうαあるふぁ ζωντανά κύτταρα, αλλά κかっぱαあるふぁιいおた ενδιάμεσα σしぐまεいぷしろん αυτά, πぱいοおみくろんυうぷしろん μみゅーεいぷしろん τたうηいーた σειρά τους σχετίζονται πολύ μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μελέτη κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーたνにゅー κατανόηση τたうωおめがνにゅー ιστών κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー οργάνων, όπως κかっぱαあるふぁιいおた ολόκληρων τたうωおめがνにゅー ζωντανών οργανισμών, τόσο δομικά, όσο κかっぱαあるふぁιいおた λειτουργικά.

Ηいーた βιοχημεία είναι στενά συγγενική μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μοριακή βιολογία, δηλαδή τたうηいーた μελέτη τたうωおめがνにゅー μοριακών μηχανισμών σしぐまτたうαあるふぁ βιολογικά φαινόμενα.

Μεγάλο μέρος της βιοχημείας ασχολείται μみゅーεいぷしろん τις δομές, τις λειτουργίες κかっぱαあるふぁιいおた τις αλληλεπιδράσεις βιολογικών μακρομορίων, όπως οおみくろんιいおた πρωτεΐνες, τたうαあるふぁ νουκλεϊκά οξέα, οおみくろんιいおた υδατάνθρακες κかっぱαあるふぁιいおた τたうαあるふぁ λιπίδια, πぱいοおみくろんυうぷしろん παρέχουν τたうηいーた δομή τたうωおめがνにゅー κυττάρων κかっぱαあるふぁιいおた διενεργούν πολλές από τις λειτουργίες πぱいοおみくろんυうぷしろん είναι συνδεδεμένες μみゅーεいぷしろん τたうηいーた ζωή. Ωστόσο, ηいーた χημεία τたうωおめがνにゅー κυττάρων εξαρτάται επίσης κかっぱαあるふぁιいおた από αντιδράσεις μみゅーεいぷしろん μικρότερα χημικά είδη. Όχι μόνο μόρια, αλλά επίσης ιόντα κかっぱαあるふぁιいおた ελεύθερες ρίζες. Αυτά μπορεί νにゅーαあるふぁ είναι ανόργανα (όπως γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα τたうοおみくろん νερό κかっぱαあるふぁιいおた τたうαあるふぁ μεταλλικά ιόντα) ή οργανικά (όπως γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα τたうαあるふぁ αμινοξέα). Οおみくろんιいおた μηχανισμοί χημικών αντιδράσεων μみゅーεいぷしろん τους οποίους τたうαあるふぁ κύτταρα λαμβάνουν, αποθηκεύουν ή κかっぱαあるふぁιいおた χρησιμοποιούν ενέργεια πぱいοおみくろんυうぷしろん προέρχεται από τたうοおみくろん περιβάλλον τους ονομάζεται μεταβολισμός. Τたうαあるふぁ ευρήματα της βιοχημείας εφαρμόζονται κυρίως σしぐまτたうηいーたνにゅー ιατρική, σしぐまτたうηいーた διατροφή κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうηいーた γεωργία. Σしぐまτたうηいーたνにゅー ιατρική ηいーた βιοχημεία ερευνά αίτια κかっぱαあるふぁιいおた θεραπείες γがんまιいおたαあるふぁ ασθένειες. Σしぐまτたうηいーた διατροφή ηいーた βιοχημεία ερευνά τたうηいーた διατήρηση της υγείας κかっぱαあるふぁιいおた της ευεξίας, καθώς κかっぱαあるふぁιいおた διατροφικές ελλείψεις. Σしぐまτたうηいーた γεωργία, οおみくろんιいおた βιοχημικοί ερευνούν εδάφη κかっぱαあるふぁιいおた λιπάσματα. Επίσης, προσπαθούν νにゅーαあるふぁ ανακαλύψουν τρόπους βελτίωσης της καλλιέργειας κかっぱαあるふぁιいおた αποθήκευσης καλλιεργειών, καθώς κかっぱαあるふぁιいおた τたうοおみくろんνにゅー έλεγχο τたうωおめがνにゅー παρασίτων.

Τたうοおみくろん πλαίσιο

Μεγάλο μέρος της βιοχημείας ασχολείται μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μελέτη της σύνθεσης, της δομής, τたうωおめがνにゅー λειτουργιών κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー αλληλεπιδράσεων τたうωおめがνにゅー κυτταρικών αλλά κかっぱαあるふぁιいおた διακυτταρικών συστατικών όπως οおみくろんιいおた πρωτεΐνες, τたうαあるふぁ σάκχαρα τたうαあるふぁ λιπίδια, τたうαあるふぁ νουκλεϊκά οξέα κかっぱαあるふぁιいおた άλλα βιομόρια κかっぱαあるふぁιいおた βιοϊόντα, αあるふぁνにゅー κかっぱαあるふぁιいおた υπάρχει μみゅーιいおたαあるふぁ σχετική αύξηση της ενασχόλησης μみゅーεいぷしろん τις διεργασίες κかっぱαあるふぁιいおた τις αλληλεπιδράσεις κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーιいおたαあるふぁ σχετική ελάττωση της ενασχόλησης μみゅーεいぷしろん τις ανεξάρτητες ουσίες καθεαυτές. Ανάμεσα σしぐまτたうοおみくろんνにゅー τεράστιο αριθμό τたうωおめがνにゅー διαφορετικών βιομορίων, πぱいοおみくろんυうぷしろん πολλά από αυτά είναι πολύπλοκα κかっぱαあるふぁιいおた σχετικά μεγάλα (συχνά αποκαλούνται «βιοπολυμερή»), αποτελούνται από πολλές όμοιες υπομονάδες (πぱいοおみくろんυうぷしろん αποκαλούνται «βιομονομερή»). Κάθε τάξη βιοπολυμερών έχει ένα διαφορετικό σύνολο υπομονάδων, (συνήθως) συγκεκριμένης τάξης βιομονομερών. Γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα, μみゅーιいおたαあるふぁ πρωτεΐνη είναι ένα βιοπολυμερές κかっぱαあるふぁιいおた αποτελείται υπομονάδες - βιομονομερή, πぱいοおみくろんυうぷしろん ανήκουν σしぐまεいぷしろん ένα συγκεκριμένο σύνολο περίπου 20 πρωτεϊνικών αμινοξέων. Ηいーた βιοχημεία, λοιπόν, ασχολείται κατεξοχήν μみゅーεいぷしろん τέτοιες σπουδαίες γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん φαινόμενο της ζωής, χημικές ουσίες κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーεいぷしろん τις αντιδράσεις τους, οおみくろんιいおた οποίες συνήθως ελέγχονται καταλυτικά από ειδικά βιοπολυμερή, πぱいοおみくろんυうぷしろん ονομάζονται ένζυμα.

Ηいーた Βιοχημεία ασχολείται μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろんνにゅー κυτταρικό μεταβολισμό, αλλά κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろん ενδοκρινικό σύστημα, σしぐまεいぷしろん επίπεδο πολυκύτταρου οργανισμού, πぱいοおみくろんυうぷしろん τたうοおみくろん επηρεάζει. Διάφοροι τομείς της Βιοχημείας ασχολούνται μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろんνにゅー γενετικό κώδικα, τたうηいーた σύνθεση πρωτεϊνών, τたうηいーた μεταφορά ουσιών διαμέσου ημιπερατών μεμβρανών κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μετάδοση ηλεκτρικών ή κかっぱαあるふぁιいおた χημικών μηνυμάτων.

Εδώ κかっぱαあるふぁιいおた πάνω από 40 χρόνια ηいーた βιοχημεία ήταν τόσο επιτυχής εξηγώντας τις διεργασίες της ζωής, πぱいοおみくろんυうぷしろん τώρα πλέον σχεδόν όλες οおみくろんιいおた Βιολογικές Επιστήμες, από τたうηいーた Βοτανική κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーた Γεωπονία ως τたうηいーた Φαρμακολογία κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーたνにゅー Ιατρική βασίζονται σしぐまεいぷしろん μεγάλο ποσοστό σしぐまτたうηいーた βιοχημική έρευνα. Σήμερα, οおみくろん κύριος στόχος της αποκαλούμενης «καθαρής βιοχημείας» είναι ηいーた κατανόηση τたうοおみくろんυうぷしろん πώς ακριβώς τたうαあるふぁ βιομόρια δίνουν εντολές ελέγχου μέσα σしぐまτたうαあるふぁ ζωντανά κύτταρα, φαινόμενα πぱいοおみくろんυうぷしろん μみゅーεいぷしろん τたうηいーた σειρά τους καθορίζουν σしぐまεいぷしろん μεγάλο βαθμό τたうηいーた μελέτη κかっぱαあるふぁιいおた κατανόηση της λειτουργίας ολόκληρων οργανισμών κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー οικοσυστημάτων τους.

• Σημειώνεται πως ηいーた Βιοχημεία εξετάζει τたうαあるふぁ χημικά φαινόμενα πぱいοおみくろんυうぷしろん συνδέονται μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー έμβια ύλη, σしぐまεいぷしろん αντίθεση μみゅーεいぷしろん τたうηいーた Βιοφυσική πぱいοおみくろんυうぷしろん εξετάζει τたうαあるふぁ φυσικά φαινόμενα πぱいοおみくろんυうぷしろん συνδέονται μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μみゅーηいーた έμβια ύλη.

Ιστορία της Βιοχημείας

Οおみくろんιいおた Γκέρτυ Κορί (Gerty Cori) κかっぱαあるふぁιいおた Κかっぱαあるふぁρろーλらむだ Κορί (Carl Cori) κέρδισαν μαζί τたうοおみくろん Βραβείο Νόμπελ τたうοおみくろん 1947, γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー ανακάλυψή από αυτούς τたうοおみくろんυうぷしろん κύκλου Κορί σしぐまτたうοおみくろん Roswell Park Memorial Institute medium.

Κάποτε πιστεύονταν γενικά ότι ηいーた ζωή κかっぱαあるふぁιいおた τたうαあるふぁ υλικά της είχαν κάποια ουσιώδη διαφορά, σしぐまεいぷしろん κάποια ουσία ή ιδιότητα, πぱいοおみくろんυうぷしろん δでるたεいぷしろんνにゅー τたうηいーたνにゅー είχε ηいーた μみゅーηいーた ζώσα ύλη. Κかっぱαあるふぁιいおた επομένως, ότι μόνο ζωντανά όντα μπορούν νにゅーαあるふぁ παράγουν βιομόρια. Έπειτα, όταν τたうοおみくろん 1828 οおみくろん Φρήντριχ Βέλερ (Friedrich Wöhler) δημοσίευσε τたうηいーた σύνθεση της οργανικής ουρίας από τたうοおみくろん ανόργανο ισομερές της κυανικό αμμώνιο, απέδειξε ότι είναι δυνατή ηいーた τεχνητή σύνθεση οργανικών ενώσεων.

Ηいーた σύνθεση της ουρίας ήταν ηいーた αυγή της Οργανικής Χημείας, αλλά ηいーた αυγή της Βιοχημείας ήταν ηいーた ανακάλυψη τたうοおみくろんυうぷしろん πρώτου ενζύμου, της αμυλάσης (πぱいοおみくろんυうぷしろん τότε ονομάστηκε «διαστάση»), τたうοおみくろん 1833 από τたうοおみくろんνにゅー Ανσέλμ Παγιέ (Anselme Paye). Οおみくろん Έντουαρτ Μπούχνερ (Eduard Buchner) συνεισέφερε μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー πρώτη επίδειξη μιας πολύπλοκης βιοχημικής διεργασίας έξω από ένα κύτταρο, τたうοおみくろん 1896: Τたうηいーたνにゅー αλκοολική ζύμωση μみゅーεいぷしろん κυτταρικά εκχυλίσματα ζύμης. Ηいーた πρώτη χρήση τたうοおみくろんυうぷしろん όρου «βιοχημεία» έγινε τたうοおみくろん 1882 κかっぱαあるふぁιいおた είναι γενικά αποδεκτό ότι αναφέρθηκε ως «φυσικολογική χημεία». Από τότε, ηいーた βιοχημεία προόδευσε, ειδικά από τたうαあるふぁ μέσα τたうοおみくろんυうぷしろん 20ού αιώνα, μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー ανάπτυξη νέων τεχνικών, όπως ηいーた χρωματογραφία, ηいーた περίθλαση ακτίνων X, ηいーた διπλή πόλωση, ηいーた ιντερφερομετρία, ηいーた φασματοσκοπία NMR, ηいーた ραδιοϊσοτοπική επισήμανση, ηいーた ηλεκτρονική μικροσκοπία κかっぱαあるふぁιいおた οおみくろんιいおた μοριακές δυναμικές προσομοιώσεις. Αυτές οおみくろんιいおた τεχνικές επέτρεψαν τたうηいーたνにゅー ανακάλυψη κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーた λεπτομερή ανάλυση πολλών βιομορίων κかっぱαあるふぁιいおた μεταβολικών οδών μέσα σしぐまτたうαあるふぁ κύτταρα, όπως ηいーた γλυκόλυση κかっぱαあるふぁιいおた οおみくろん κύκλος τたうοおみくろんυうぷしろん κιτρικού οξέος (ή «κύκλος τたうοおみくろんυうぷしろん Κρεμπς»).

Ένα άλλο σημαντικό ιστορικό συμβάν γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーた βιοχημεία ήταν ηいーた ανακάλυψη τたうοおみくろんυうぷしろん γονιδίου κかっぱαあるふぁιいおた τたうοおみくろんυうぷしろん ρόλο τたうοおみくろんυうぷしろん ως αποθήκη κかっぱαあるふぁιいおた μεταφορέας πληροφοριών σしぐまτたうοおみくろん κύτταρο. Αυτό τたうοおみくろん τμήμα της βιοχημείας συχνά ονομάζεται μοριακή βιολογία. Από τたうηいーた δεκαετία τたうοおみくろんυうぷしろん 1950 οおみくろんιいおた Τζέιμς Γουάτσον (James D. Watson), Φράνσις Κかっぱρろーιいおたκかっぱ (Francis Crick), Ρόζαλιντ Φράνκλιν (Rosalind Franklin) κかっぱαあるふぁιいおた Μωρίς Γουΐλκινς (Maurice Wilkins) έπαιξαν καθοριστικό ρόλο σしぐまτたうηいーた επίλυση τたうοおみくろんυうぷしろん ζητήματος της δομής τたうοおみくろんυうぷしろん DNA κかっぱαあるふぁιいおた πρότειναν τたうηいーた σχέση τたうοおみくろんυうぷしろん μみゅーεいぷしろん τたうηいーた μεταφορά της γενετικής πληροφορίας. Τたうοおみくろん 1959, οおみくろんιいおた Τζωρτζ Μみゅーπぱいηいーたνにゅーτたうλらむだ (George Beadle) κかっぱαあるふぁιいおた Έντουαρντ Τάτουμ (Edward Tatum) έλαβαν τたうοおみくろん Βραβείο Νόμπελ γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー εργασία τους σしぐまεいぷしろん μύκητες, δείχνοντας ότι ένα γονίδιο παράγει ένα ένζυμο. Τたうοおみくろん 1988, οおみくろん Κόλιν Πίτσφορκ (Colin Pitchfork) ήταν οおみくろん πρώτος άνθρωπος πぱいοおみくろんυうぷしろん καταδικάστηκε γがんまιいおたαあるふぁ φόνο μみゅーεいぷしろん χρήση εξέτασης DNA ως αποδεικτικό υλικό. Αυτό έδωσε ώθηση σしぐまτたうηいーたνにゅー εγκληματολογία. Πぱいιいおたοおみくろん πρόσφατα, οおみくろんιいおた Άντριου Φάιρ (Andrew Z. Fire) κかっぱαあるふぁιいおた Κかっぱρろーεいぷしろんγがんまκかっぱ Μίλλοου (Craig C. Mello) έλαβαν τたうοおみくろん 2006 Βραβείο Νόμπελ γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー ανακάλυψη τたうοおみくろんυうぷしろん ρόλου της παρεμβολής τたうοおみくろんυうぷしろん RNA (RNAi), σしぐまτたうηいーたνにゅー αναστολή της γονιδιακής έκφρασης.