Ինչ է կենսաբանական քիմիան: Ի՞նչ է կենսաքիմիան: Ինչպես պատրաստվել կենսաքիմիական վերլուծությանը

Այս հոդվածում մենք կպատասխանենք այն հարցին, թե ինչ է կենսաքիմիան: Այստեղ մենք կանդրադառնանք այս գիտության սահմանմանը, նրա պատմությանը և հետազոտության մեթոդներին, ուշադրություն կդարձնենք որոշ գործընթացների և կսահմանենք դրա բաժինները:

Ներածություն

Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչ է կենսաքիմիան, բավական է ասել, որ այն գիտություն է, որը նվիրված է մարմնի կենդանի բջջի ներսում տեղի ունեցող քիմիական կազմին և գործընթացներին: Այնուամենայնիվ, այն ունի բազմաթիվ բաղադրիչներ, որոնք սովորելով, կարող եք ավելի կոնկրետ պատկերացում կազմել դրա մասին:

19-րդ դարի որոշ ժամանակավոր դրվագներում առաջին անգամ սկսեց գործածվել «կենսաքիմիա» տերմինաբանական միավորը։ Սակայն այն գիտական ​​շրջանակներ մտցվեց միայն 1903 թվականին Գերմանիայից քիմիկոս Կարլ Նոյբերգի կողմից։ Այս գիտությունը միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում կենսաբանության և քիմիայի միջև։

Պատմական փաստեր

Մարդկությունը միայն մոտ հարյուր տարի առաջ կարողացավ հստակ պատասխանել այն հարցին, թե ինչ է կենսաքիմիան: Չնայած այն հանգամանքին, որ հասարակությունը հին ժամանակներում օգտագործում էր կենսաքիմիական գործընթացներն ու ռեակցիաները, նա տեղյակ չէր դրանց իրական էության առկայությանը:

Ամենահեռավոր օրինակներից են հացագործությունը, գինեգործությունը, պանրագործությունը և այլն: Բույսերի բուժիչ հատկությունների, առողջական խնդիրների և այլնի վերաբերյալ մի շարք հարցեր ստիպում էին մարդուն խորանալ դրանց հիմքի և գործունեության բնույթի մեջ:

Ուղղությունների ընդհանուր շարքի զարգացումը, որն ի վերջո հանգեցրեց կենսաքիմիայի ստեղծմանը, կարելի է նկատել արդեն հին ժամանակներում: Պարսկաստանից ժամանած գիտնական-բժիշկը տասներորդ դարում գիրք է գրել բժշկական գիտության կանոնների մասին, որտեղ նա կարողացել է մանրամասն նկարագրել տարբեր բուժիչ նյութեր։ 17-րդ դարում վան Հելմոնտը առաջարկեց «ֆերմենտ» տերմինը որպես ռեակտիվ նյութի միավոր քիմիական բնույթմասնակցում է մարսողական գործընթացներին.

18-րդ դարում, շնորհիվ Ա.Լ. Լավուազիեն և Մ.Վ. Լոմոնոսով, ստացվել է նյութի զանգվածի պահպանման օրենքը։ Նույն դարի վերջին որոշվեց թթվածնի նշանակությունը շնչառության գործընթացում։

1827 թվականին գիտությունը հնարավորություն տվեց ստեղծել կենսաբանական մոլեկուլների բաժանումը ճարպերի, սպիտակուցների և ածխաջրերի միացությունների։ Այս տերմինները կիրառվում են մինչ օրս։ Մեկ տարի անց Ֆ.Վոլերի աշխատության մեջ ապացուցվեց, որ կենդանի համակարգերում նյութերը կարող են սինթեզվել արհեստական ​​միջոցներով։ Եւս մեկ կարևոր իրադարձությունօրգանական միացությունների կառուցվածքի տեսության արտադրությունն ու կազմումն էր։

Կենսաքիմիայի հիմունքների ձևավորումը տևել է հարյուրավոր տարիներ, բայց դրանք հստակորեն սահմանվել են 1903 թվականին: Այս գիտությունը դարձավ առաջին կենսաբանական գիտությունը, որն ուներ մաթեմատիկական վերլուծության իր համակարգը։

25 տարի անց՝ 1928 թվականին, Ֆ. Գրիֆիթը փորձարկում կատարեց, որի նպատակն էր ուսումնասիրել փոխակերպման մեխանիզմը։ Գիտնականը մկներին վարակել է պնեւմոկոկով։ Նա սպանեց բակտերիաները մի շտամից և դրանք ավելացրեց մյուսի բակտերիաներին: Հետազոտությունը ցույց է տվել, որ հիվանդություն առաջացնող գործակալների մաքրման գործընթացը հանգեցրել է ոչ թե սպիտակուցի, այլ նուկլեինաթթվի ձևավորմանը: Բացահայտումների ցանկը դեռ աճում է։

Հարակից առարկաների առկայություն

Կենսաքիմիան առանձին գիտություն է, սակայն դրա ստեղծմանը նախորդել է քիմիայի օրգանական ճյուղի զարգացման ակտիվ ընթացքը։ Հիմնական տարբերությունը ուսումնասիրության առարկաների մեջ է: Կենսաքիմիան դիտարկում է միայն այն նյութերը կամ գործընթացները, որոնք կարող են առաջանալ կենդանի օրգանիզմների պայմաններում, այլ ոչ թե դրանցից դուրս։

Կենսաքիմիան ի վերջո ներառեց մոլեկուլային կենսաբանության հայեցակարգը: Նրանք միմյանցից տարբերվում են հիմնականում իրենց գործողության մեթոդներով և ուսումնասիրվող առարկաներով։ Ներկայումս տերմինաբանական միավորները «կենսաքիմիա» և « մոլեկուլային կենսաբանություն« սկսեցին օգտագործվել որպես հոմանիշներ.

Բաժինների առկայություն

Այսօր կենսաքիմիան ներառում է մի շարք հետազոտական ​​ոլորտներ, այդ թվում՝

Ստատիկ կենսաքիմիայի ճյուղը կենդանի էակների քիմիական կազմի, կառուցվածքների և մոլեկուլային բազմազանության, գործառույթների և այլնի գիտությունն է։

Կան մի շարք բաժիններ, որոնք ուսումնասիրում են սպիտակուցների, լիպիդների, ածխաջրերի, ամինաթթուների մոլեկուլների կենսաբանական պոլիմերները, ինչպես նաև նուկլեինաթթուները և բուն նուկլեոտիդը։

Կենսաքիմիա, որն ուսումնասիրում է վիտամինները, դրանց դերն ու ազդեցության ձևը օրգանիզմի վրա, կենսական գործընթացների հնարավոր խանգարումները դեֆիցիտի կամ ավելորդ քանակության պատճառով։

Հորմոնալ կենսաքիմիան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է հորմոնները, դրանց կենսաբանական ազդեցությունը, դեֆիցիտի կամ ավելցուկի պատճառները։

Նյութափոխանակության և դրա մեխանիզմների գիտությունը կենսաքիմիայի դինամիկ ճյուղ է (ներառյալ բիոէներգետիկան):

Մոլեկուլային կենսաբանության հետազոտություն.

Կենսաքիմիայի ֆունկցիոնալ բաղադրիչը ուսումնասիրում է մարմնի բոլոր բաղադրիչների ֆունկցիոնալության համար պատասխանատու քիմիական փոխակերպումների ֆենոմենը՝ սկսած հյուսվածքներից և վերջացրած ամբողջ մարմնով։

Բժշկական կենսաքիմիան հիվանդությունների ազդեցության տակ գտնվող մարմնի կառուցվածքների միջև նյութափոխանակության օրինաչափությունների բաժին է:

Կան նաև միկրոօրգանիզմների, մարդկանց, կենդանիների, բույսերի, արյան, հյուսվածքների և այլն կենսաքիմիայի ճյուղեր։

Հետազոտության և խնդիրների լուծման գործիքներ

Կենսաքիմիայի մեթոդները հիմնված են ինչպես առանձին բաղադրիչի, այնպես էլ ամբողջ օրգանիզմի կամ դրա նյութի մասնատման, վերլուծության, մանրամասն ուսումնասիրության և կառուցվածքի ուսումնասիրության վրա: Դրանց մեծ մասը ձևավորվել է 20-րդ դարում, և քրոմատոգրաֆիան՝ ցենտրիֆուգման և էլեկտրոֆորեզի գործընթացը, դարձել է ամենահայտնին։



20-րդ դարի վերջում կենսաքիմիական մեթոդները սկսեցին ավելի ու ավելի շատ գտնել իրենց կիրառումը կենսաբանության մոլեկուլային և բջջային ճյուղերում: Որոշվել է ամբողջ գենոմի կառուցվածքը մարդու ԴՆԹ. Այս հայտնագործությունը հնարավորություն տվեց իմանալ հսկայական քանակությամբ նյութերի, մասնավորապես տարբեր սպիտակուցների գոյության մասին, որոնք չեն հայտնաբերվել կենսազանգվածի մաքրման ժամանակ՝ նյութում դրանց չափազանց ցածր պարունակության պատճառով:

Genomics-ը մարտահրավեր է նետել կենսաքիմիական գիտելիքների հսկայական քանակությանը և հանգեցրել է դրա մեթոդաբանության փոփոխությունների: Հայտնվեց համակարգչային վիրտուալ մոդելավորման հայեցակարգը։

Քիմիական բաղադրիչ

Ֆիզիոլոգիան և կենսաքիմիան սերտորեն կապված են: Սա բացատրվում է բոլոր ֆիզիոլոգիական պրոցեսների առաջացման արագության կախվածությամբ տարբեր շարքի բովանդակությամբ. քիմիական տարրեր.



Բնության մեջ կարելի է գտնել 90 բաղադրիչ պարբերական աղյուսակքիմիական տարրեր, սակայն կյանքի համար անհրաժեշտ է մոտ մեկ քառորդը։ Մեր օրգանիզմն ընդհանրապես շատ հազվագյուտ բաղադրիչների կարիք չունի։

Տաքսոնի տարբեր դիրքերը կենդանի էակների հիերարխիկ աղյուսակում որոշում են որոշակի տարրերի առկայության տարբեր կարիքներ:

Մարդու զանգվածի 99%-ը բաղկացած է վեց տարրից (C, H, N, O, F, Ca): Բացի այս տեսակի ատոմների հիմնական քանակից, որոնք կազմում են նյութեր, մեզ պետք է ևս 19 տարր, բայց փոքր կամ մանրադիտակային ծավալներով։ Դրանցից են՝ Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na և այլն։

Սպիտակուցի կենսամոլեկուլ

Կենսաքիմիայի կողմից ուսումնասիրված հիմնական մոլեկուլներն են ածխաջրերը, սպիտակուցները, լիպիդները, նուկլեինաթթուները, և այս գիտության ուշադրությունը կենտրոնացած է դրանց հիբրիդների վրա։

Սպիտակուցները խոշոր միացություններ են: Դրանք առաջանում են մոնոմերների՝ ամինաթթուների շղթաների միացման միջոցով։ Կենդանի էակների մեծ մասը սպիտակուցներ է ստանում այս միացությունների քսան տեսակների սինթեզի միջոցով:

Այս մոնոմերները միմյանցից տարբերվում են ռադիկալ խմբի կառուցվածքով, որը հսկայական դեր է խաղում սպիտակուցների ծալման ժամանակ։ Այս գործընթացի նպատակն է ձևավորել եռաչափ կառուցվածք: Ամինաթթուները միմյանց հետ կապված են պեպտիդային կապեր ստեղծելով։

Հարցին պատասխանելիս, թե ինչ է կենսաքիմիան, չի կարելի չնշել այնպիսի բարդ և բազմաֆունկցիոնալ կենսաբանական մակրոմոլեկուլներ, ինչպիսիք են սպիտակուցները։ Նրանք ավելի շատ առաջադրանքներ ունեն, քան պոլիսախարիդները կամ նուկլեինաթթուները:

Որոշ սպիտակուցներ ներկայացված են ֆերմենտներով և մասնակցում են կենսաքիմիական բնույթի տարբեր ռեակցիաների կատալիզացմանը, ինչը շատ կարևոր է նյութափոխանակության համար։ Այլ սպիտակուցի մոլեկուլներկարող է հանդես գալ որպես ազդանշանային մեխանիզմներ, ձևավորել ցիտոկմախքներ, մասնակցել իմունային պաշտպանությանը և այլն։

Սպիտակուցների որոշ տեսակներ ունակ են ոչ սպիտակուցային կենսամոլեկուլային համալիրներ ձևավորելու։ Օլիգոսաքարիդների հետ սպիտակուցների միաձուլման արդյունքում ստեղծված նյութերը թույլ են տալիս գոյություն ունենալ այնպիսի մոլեկուլներ, ինչպիսիք են գլիկոպրոտեինները, իսկ լիպիդների հետ փոխազդեցությունը հանգեցնում է լիպոպրոտեինների առաջացման:

Նուկլեինաթթվի մոլեկուլ

Նուկլեինաթթուները ներկայացված են մակրոմոլեկուլների համալիրներով, որոնք բաղկացած են պոլինուկլեոտիդային շղթաների շարքից։ Նրանց հիմնական գործառական նպատակը ժառանգական տեղեկատվության կոդավորումն է: Նուկլեինաթթվի սինթեզը տեղի է ունենում մոնոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատ մակրոէներգետիկ մոլեկուլների (ATP, TTP, UTP, GTP, CTP) առկայության պատճառով:

Նման թթուների ամենատարածված ներկայացուցիչներն են ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն։ Սրանք կառուցվածքային տարրերհայտնաբերված են յուրաքանչյուր կենդանի բջիջում՝ արխեայից մինչև էուկարիոտներ և նույնիսկ վիրուսներ:

Լիպիդային մոլեկուլ

Լիպիդները գլիցերինից կազմված մոլեկուլային նյութեր են, որոնց ճարպաթթուները (1-ից 3) կապված են էսթերային կապերի միջոցով։ Նման նյութերը բաժանվում են խմբերի՝ ըստ ածխաջրածնային շղթայի երկարության, ուշադրություն է դարձվում նաև հագեցվածությանը։ Ջրի կենսաքիմիան թույլ չի տալիս լուծել լիպիդային (ճարպ) միացությունները։ Որպես կանոն, նման նյութերը լուծվում են բևեռային լուծույթներում։



Լիպիդների հիմնական խնդիրն է էներգիա ապահովել մարմնին: Ոմանք հորմոնների մի մասն են, կարող են կատարել ազդանշանային ֆունկցիա կամ տեղափոխել լիպոֆիլ մոլեկուլներ:

ածխաջրերի մոլեկուլ

Ածխաջրերը բիոպոլիմերներ են, որոնք ձևավորվում են մոնոմերների համադրմամբ այս դեպքումներկայացված են մոնոսաքարիդներով, ինչպիսիք են, օրինակ, գլյուկոզը կամ ֆրուկտոզան։ Բույսերի կենսաքիմիայի ուսումնասիրությունը թույլ է տվել մարդուն որոշել, որ ածխաջրերի հիմնական մասը պարունակում է դրանցում:

Այս կենսապոլիմերներն իրենց օգտագործումը գտնում են կառուցվածքային ֆունկցիայի և օրգանիզմին կամ բջիջին էներգիայի ռեսուրսներ ապահովելու համար: Բուսական օրգանիզմներում հիմնական պահեստային նյութը օսլան է, իսկ կենդանիների մոտ՝ գլիկոգենը։

Կրեբսի ցիկլի ընթացքը

Կենսաքիմիայի մեջ կա Կրեբսի ցիկլ՝ մի երևույթ, որի ընթացքում էուկարիոտիկ օրգանիզմների գերակշռող թիվը ստանում է կուլ տված սննդի օքսիդացման գործընթացների վրա ծախսվող էներգիայի մեծ մասը:

Այն կարելի է դիտարկել բջջային միտոքոնդրիայի ներսում: Այն ձևավորվում է մի քանի ռեակցիաների միջոցով, որոնց ընթացքում ազատվում են «թաքնված» էներգիայի պաշարներ։

Կենսաքիմիայում Կրեբսի ցիկլը ընդհանուր շնչառական պրոցեսի և բջիջներում նյութափոխանակության կարևոր մասն է: Ցիկլը հայտնաբերել և ուսումնասիրել է Հ.Կրեբսը։ Դրա համար գիտնականը Նոբելյան մրցանակ է ստացել։

Այս գործընթացը կոչվում է նաև էլեկտրոնների փոխանցման համակարգ: Դա պայմանավորված է ATP-ի միաժամանակյա փոխակերպմամբ ADP-ի: Առաջին միացությունն իր հերթին պատասխանատու է էներգիայի արտազատման միջոցով նյութափոխանակության ռեակցիաների ապահովման համար։

Կենսաքիմիա և բժշկություն

Բժշկության կենսաքիմիան մեզ ներկայացվում է որպես գիտություն, որն ընդգրկում է կենսաբանական և քիմիական գործընթացների բազմաթիվ ոլորտներ: Ներկայումս կրթության ոլորտում կա մի ամբողջ ոլորտ, որը մասնագետներ է պատրաստում այդ ուսումնասիրությունների համար:

Այստեղ ուսումնասիրվում է յուրաքանչյուր կենդանի արարած՝ բակտերիաներից կամ վիրուսներից մինչև մարդու օրգանիզմ։ Կենսաքիմիկոս մասնագիտություն ունենալը սուբյեկտին հնարավորություն է տալիս հետևել ախտորոշմանը և վերլուծել առանձին միավորի համար կիրառելի բուժումը, եզրակացություններ անել և այլն։



Այս ոլորտում բարձր որակավորում ունեցող մասնագետ պատրաստելու համար անհրաժեշտ է նրան վերապատրաստել բնական գիտությունների ոլորտում, բժշկական հիմունքներև կենսատեխնոլոգիական առարկաներ, անցկացնում են բազմաթիվ թեստեր կենսաքիմիայի մեջ: Ուսանողին հնարավորություն է տրվում նաև գործնականում կիրառել իր գիտելիքները։

Կենսաքիմիայի համալսարանները ներկայումս գնալով ավելի տարածված են դառնում, ինչը պայմանավորված է այս գիտության արագ զարգացմամբ, մարդկանց համար նրա կարևորությամբ, պահանջարկով և այլն։

Ամենահայտնի ուսումնական հաստատություններից, որտեղ վերապատրաստվում են գիտության այս ճյուղի մասնագետներ, ամենահայտնին և նշանակալիցներն են՝ Մոսկվայի պետական ​​համալսարանը։ Լոմոնոսովի անվան Պերմի պետական ​​մանկավարժական համալսարան։ Բելինսկի, Մոսկվայի պետական ​​համալսարան. Օգարև, Կազան և Կրասնոյարսկ պետական ​​բուհերեւ ուրիշներ.

Նման բուհեր ընդունվելու համար անհրաժեշտ փաստաթղթերի ցանկը չի տարբերվում այլ բարձրագույն ուսումնական հաստատություններ ընդունվելու ցանկից: ուսումնական հաստատություններ. Կենսաբանությունը և քիմիան այն հիմնական առարկաներն են, որոնք պետք է ընդունվել ընդունելության ժամանակ:

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ. Դասախոսություն թիվ 1. Կենսաքիմիան որպես գիտություն. Մարմնի հիմնական նյութերի կառուցվածքը և գործառույթները: Կենսաքիմիայի հետազոտության առարկան և մեթոդները. Օրգանական նյութերի հիմնական դասերի վերանայում, նրանց դերը հոմեոստազում:

Կենսաքիմիան (հունարեն βίος - «կյանք» և եգիպտական ​​kēme - «Երկիր», նաև կենսաբանական կամ ֆիզիոլոգիական քիմիա) գիտություն է օրգանիզմների և դրանց բաղադրիչների քիմիական կազմի և օրգանիզմներում տեղի ունեցող քիմիական գործընթացների մասին։ Գիտությունը զբաղվում է այնպիսի նյութերի կառուցվածքով և ֆունկցիաներով, որոնք բջիջների բաղադրիչներ են և կազմում են մարմինը, ինչպիսիք են սպիտակուցները, ածխաջրերը, լիպիդները, նուկլեինաթթուները և այլ կենսամոլեկուլները: Կենսաքիմիան փորձում է պատասխանել կենսաբանական և կենսաքիմիական հարցերին՝ օգտագործելով քիմիական մեթոդներ:

Կենսաքիմիան համեմատաբար երիտասարդ գիտություն է, որն առաջացել է 19-րդ դարի վերջին կենսաբանության և քիմիայի խաչմերուկում։ Նա ուսումնասիրում է օրգանիզմների զարգացման և գործելու գործընթացները մոլեկուլների լեզվով, կառուցվածքը և քիմիական գործընթացները, որոնք ապահովում են Երկիր մոլորակում բնակվող միաբջիջ և բազմաբջիջ արարածների կյանքը: Ֆերմենտների, կենսաքիմիական գենետիկայի, մոլեկուլային կենսաբանության և կենսաէներգետիկական ոլորտում ակնառու հայտնագործությունները կենսաքիմիան վերածել են հիմնարար գիտության, որը թույլ է տալիս լուծել կենսաբանության և բժշկության շատ կարևոր խնդիրներ:

Չնայած կա տարբեր կենսամոլեկուլների լայն տեսականի, դրանցից շատերը պոլիմերներ են, այսինքն. բարդ խոշոր մոլեկուլներ, որոնք բաղկացած են բազմաթիվ նմանատիպ ենթամիավորներից՝ մոնոմերներից։ Պոլիմերային կենսամոլեկուլների յուրաքանչյուր դաս ունի այս ենթամիավորների տեսակների իր հավաքածուն: Օրինակ՝ սպիտակուցները ամինաթթուներից պատրաստված պոլիմերներ են։ Կենսաքիմիայի ուսումնասիրություններ Քիմիական հատկություններկարևոր կենսաբանական մոլեկուլներ, ինչպիսիք են սպիտակուցները, մասնավորապես, ֆերմենտների կողմից կատալիզվող ռեակցիաների քիմիան:

Բացի այդ, կենսաքիմիայի հետազոտությունների մեծ մասը վերաբերում է բջջային նյութափոխանակությանը և դրա էնդոկրին և պարակրին կարգավորմանը: Կենսաքիմիայի այլ ոլորտները ներառում են ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի գենետիկ կոդի ուսումնասիրությունը, սպիտակուցների կենսասինթեզը, կենսաբանական թաղանթներով փոխադրումը և ազդանշանի փոխակերպումը:

Կենսաքիմիայի հիմքերը դրվեցին 19-րդ դարի կեսերին, երբ այնպիսի գիտնականներ, ինչպիսիք են Ֆրիդրիխ Վիոլերը և Անսելմ Պաենը, առաջին անգամ կարողացան նկարագրել կենդանի օրգանիզմների քիմիական գործընթացները և ցույց տալ, որ դրանք ոչնչով չեն տարբերվում սովորական քիմիական գործընթացներից: 20-րդ դարի սկզբի բազմաթիվ աշխատանքներ հանգեցրին սպիտակուցների կառուցվածքի ըմբռնմանը, ինչը հնարավորություն տվեց իրականացնել կենսաբանական քիմիական ռեակցիաներ(ալկոհոլային խմորում) բջիջից դուրս և այլն։ Միևնույն ժամանակ սկսեց գործածվել նաև «կենսաքիմիա» տերմինը։ Ուկրաինայում կենսաքիմիայի հիմքերը դրել է Վլադիմիր Իվանովիչ Վերնադսկին անցյալ դարի 20-ական թվականներին։

Պատմություն

19-րդ դարի սկզբին համընդհանուր համոզմունք կար, որ կյանքը ենթակա չէ ֆիզիկական և քիմիական օրենքներբնորոշ է անշունչ բնությանը: Համարվում էր, որ միայն կենդանի օրգանիզմներն են ունակ արտադրել իրենց բնորոշ մոլեկուլներ։ Միայն 1828 թվականին Ֆրիդրիխ Վոլերը հրատարակեց լաբորատոր պայմաններում միզանյութի սինթեզի մասին աշխատությունը, որն ապացուցեց, որ. օրգանական միացություններկարելի է արհեստականորեն ստեղծել։ Այս հայտնագործությունը լուրջ պարտություն կրեց կենսաբանական գիտնականներին, ովքեր հերքել էին այս հնարավորությունը:

Այդ ժամանակ արդեն գոյություն ուներ փաստացի նյութեր առաջնային կենսաքիմիական ընդհանրացումների համար, որոնք կուտակվել էին սննդի և գինի պատրաստելու, բույսերից մանվածք ստանալու, մանրէների օգնությամբ մաշկը բրդից մաքրելու, բաղադրությունը ուսումնասիրելու և բաղադրության ուսումնասիրությանն ուղղված մարդկանց գործնական գործունեության հետ կապված։ մեզի և այլ սեկրեցների հատկությունները առողջ և հիվանդ մարդուն. Վեհլերի աշխատանքից հետո աստիճանաբար սկսեցին հաստատվել այնպիսի գիտական ​​հասկացություններ, ինչպիսիք են շնչառությունը, խմորումը, խմորումը և ֆոտոսինթեզը։ Կենդանիներից և բույսերից մեկուսացված միացությունների քիմիական կազմի և հատկությունների ուսումնասիրությունը դառնում է օրգանական քիմիայի առարկա (օրգանական միացությունների քիմիա):

Կենսաքիմիայի ծնունդը նշանավորվեց նաև առաջին ֆերմենտի՝ ​​դիաստազի (այժմ հայտնի է որպես ամիլազ) հայտնաբերմամբ 1833 թվականին Անսելմ Պաենի կողմից։ Հյուսվածքներից և բջիջներից ֆերմենտներ ստանալու հետ կապված դժվարությունները օգտագործվել են վիտալիզմի կողմնակիցների կողմից՝ պնդելու, որ անհնար է բջջային ֆերմենտները կենդանի էակներից դուրս ուսումնասիրել: Այս հայտարարությունը հերքել է ռուս բժիշկ Մ. Մանասեյնան (1871 - 1872), ով առաջարկել է աղացած (այսինքն՝ կառուցվածքային ամբողջականությունից զուրկ) խմորիչի քաղվածքներում ալկոհոլային խմորում դիտարկելու հնարավորությունը։ 1896 թվականին այս հնարավորությունը հաստատեց գերմանացի գիտնական Էդուարդ Բուխները, ով կարողացավ փորձնականորեն վերստեղծել այս գործընթացը։

«Կենսաքիմիա» տերմինն ինքնին առաջին անգամ առաջարկվել է 1882 թվականին, բայց ենթադրվում է, որ այն լայն տարածում գտավ գերմանացի քիմիկոս Կարլ Նոյբերգի աշխատանքից հետո՝ 1903 թվականին։ Այդ ժամանակ հետազոտության այս ոլորտը հայտնի էր որպես ֆիզիոլոգիական քիմիա։ Այս ժամանակից հետո կենսաքիմիան արագ զարգացավ, հատկապես 20-րդ դարի կեսերից, հիմնականում նոր մեթոդների մշակման շնորհիվ, ինչպիսիք են քրոմատագրությունը, ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիան, NMR սպեկտրոսկոպիան, ռադիոպիտակավորումը, էլեկտրոնային և օպտիկական մանրադիտակը և վերջապես մոլեկուլային դինամիկան և այլ հաշվողական տեխնիկան։ . Կենսաբանություն. Այս մեթոդները թույլ տվեցին հայտնաբերել և մանրամասն վերլուծել բջջի բազմաթիվ մոլեկուլներ և նյութափոխանակության ուղիներ, ինչպիսիք են գլիկոլիզը և Կրեբսի ցիկլը:

Այլ կարևոր պատմական իրադարձությունԿենսաքիմիայի զարգացման մեջ եղել է գեների հայտնաբերումը և դրանց դերը բջջում տեղեկատվության փոխանցման գործում: Այս հայտնագործությունը հնարավորություն տվեց ոչ միայն գենետիկայի, այլև նրա միջդիսցիպլինար ճյուղի առաջացմանը կենսաքիմիայի՝ մոլեկուլային կենսաբանության հետ խաչմերուկում: 1950-ականներին Ջեյմս Ուոթսոնը, Ֆրենսիս Քրիքը, Ռոզալինդ Ֆրանկլինը և Մորիս Ուիլկինսը կարողացան վերծանել ԴՆԹ-ի կառուցվածքը և առաջարկեցին դրա կապը բջջում տեղեկատվության գենետիկ փոխանցման հետ: Նաև 1950-ականներին Ջորջ Օթլին և Էդվարդ Թաթումն ապացուցեցին, որ մեկ գենը պատասխանատու է մեկ սպիտակուցի սինթեզի համար: ԴՆԹ-ի վերլուծության մեթոդների մշակմամբ, ինչպիսիք են գենետիկ մատնահետքերը, 1988 թվականին Քոլին Փիչֆորքը դարձավ առաջին մարդը, ում մեղադրեցին սպանության մեջ՝ օգտագործելով ԴՆԹ-ի ապացույցները՝ նշանավորելով կենսաքիմիական դատաբժշկական փորձաքննության առաջին մեծ հաջողությունը: 200-ականներին Էնդրյու Ֆայրը և Քրեյգ Մելլոն ցույց տվեցին ՌՆԹ-ի միջամտության (RNAi) դերը գեների արտահայտումը ճնշելու գործում:

Ներկայումս կենսաքիմիական հետազոտություններն ընթանում են երեք ուղղություններով՝ ձեւակերպված Մայքլ Շուգարի ​​կողմից. Բույսերի կենսաքիմիան ուսումնասիրում է հիմնականում ավտոտրոֆ օրգանիզմների կենսաքիմիան և ուսումնասիրում այնպիսի գործընթացներ, ինչպիսիք են ֆոտոսինթեզը և այլն։ Ընդհանուր կենսաքիմիան ներառում է բույսերի, կենդանիների և մարդկանց ուսումնասիրությունը, մինչդեռ բժշկական կենսաքիմիան հիմնականում կենտրոնանում է մարդու կենսաքիմիայի և կենսաքիմիական գործընթացների աննորմալությունների վրա, հատկապես հիվանդության հետևանքով:

Արյան կենսաքիմիան ամենատարածված և տեղեկատվական հետազոտություններից մեկն է, որը բժիշկները նշանակում են հիվանդությունների մեծ մասի ախտորոշման ժամանակ: Տեսնելով դրա արդյունքները՝ կարելի է դատել մարմնի բոլոր համակարգերի աշխատանքի վիճակը։ Գրեթե յուրաքանչյուր հիվանդություն արտացոլվում է կենսաքիմիական արյան ստուգման ցուցանիշներում:

Այն, ինչ դուք պետք է իմանաք

Արյունը վերցվում է արմունկի երակից, ավելի քիչ՝ ձեռքի երակներից և
նախաբազուկ.

Մոտ 5-10 մլ արյուն է ներարկվում ներարկիչի մեջ։

Հետագայում կենսաքիմիայի համար նախատեսված արյունը հատուկ փորձանոթում տեղադրվում է մասնագիտացված սարքի մեջ, որն ունի անհրաժեշտ ցուցանիշները բարձր ճշգրտությամբ որոշելու հնարավորություն։ Պետք է նկատի ունենալ, որ տարբեր սարքերորոշակի ցուցանիշների համար կարող է ունենալ մի փոքր տարբեր նորմալ սահմաններ: Արդյունքները պատրաստ կլինեն մեկ օրվա ընթացքում՝ էքսպրես մեթոդով։

Ինչպես պատրաստել

Կենսաքիմիական հետազոտությունն իրականացվում է առավոտյան դատարկ ստամոքսի վրա։

Արյուն հանձնելուց առաջ պետք է 24 ժամ ձեռնպահ մնալ ալկոհոլ օգտագործելուց։
Վերջին կերակուրը պետք է լինի նախորդ գիշերը, ոչ ուշ, քան 18.00: Թեստից երկու ժամ առաջ մի ծխեք: Խուսափեք նաև ինտենսիվ ֆիզիկական ակտիվությունից և, հնարավորության դեպքում, սթրեսից: Վերլուծության պատրաստվելը պատասխանատու գործընթաց է:

Ինչ է ներառված կենսաքիմիայի մեջ

Կան հիմնական և առաջադեմ կենսաքիմիա։ Յուրաքանչյուր հնարավոր ցուցանիշ սահմանելը գործնական չէ: Անշուշտ պետք է ասել, որ անալիզների համար անհրաժեշտ արյան գինն ու քանակը բարձրանում է։ Կա հիմնական ցուցանիշների որոշակի պայմանական ցանկ, որոնք գրեթե միշտ նշանակվում են, և կան բազմաթիվ լրացուցիչներ: Դրանք նշանակվում են բժշկի կողմից՝ կախված կլինիկական ախտանիշներից և հետազոտության նպատակից:

Վերլուծությունը կատարվում է կենսաքիմիական անալիզատորի միջոցով, որի մեջ տեղադրվում են արյունով փորձանոթներ

Հիմնական ցուցանիշներ.

1. Ընդհանուր սպիտակուց.
2. Bilirubin (ուղղակի և անուղղակի):
3. Գլյուկոզա.
4. ALT և AST.
5. Կրեատինին.
6. Միզանյութ.
7. Էլեկտրոլիտներ.
8. Խոլեստերին.

Լրացուցիչ ցուցանիշներ.

1. Ալբոմներ.
2. Ամիլազ.
3. Ալկալային ֆոսֆատազ.
4. GGTP.
5. Տրիգլիցերիդներ.
6. C- ռեակտիվ սպիտակուց:
7. Ռևմատոիդ գործոն.
8. Կրեատինին ֆոսֆոկինազ.
9. Միոգլոբին.
10. Երկաթ.

Ցուցակը թերի է, կան շատ ավելի նպատակային ցուցանիշներ նյութափոխանակության և ներքին օրգանների դիսֆունկցիաների ախտորոշման համար։ Այժմ եկեք ավելի մանրամասն նայենք որոշ կենսաքիմիական արյան ամենատարածված պարամետրերին:

Ընդհանուր սպիտակուց (65-85 գրամ/լ)

Ցուցադրում է արյան պլազմայում սպիտակուցի ընդհանուր քանակը (ինչպես ալբումին, այնպես էլ գլոբուլին):
Այն կարող է ավելանալ ջրազրկման ժամանակ՝ կրկնվող փսխումների, ինտենսիվ քրտնարտադրության, աղիքային խանգարման և պերիտոնիտի պատճառով ջրի կորստի պատճառով: Այն ավելանում է նաև միելոմայի և պոլիարթրիտի դեպքում:

Այս ցուցանիշը նվազում է երկարատև ծոմապահության և թերսնման, ստամոքսի և աղիների հիվանդությունների դեպքում, երբ խախտվում է սպիտակուցի մատակարարումը։ Լյարդի հիվանդությունների դեպքում նրա սինթեզը խախտվում է։ Սպիտակուցների սինթեզը խանգարվում է նաև որոշ ժառանգական հիվանդությունների դեպքում։

Ալբոմին (40-50 գրամ/լ)

Պլազմայի սպիտակուցի ֆրակցիաներից մեկը: Ալբումինի նվազմամբ զարգանում է այտուց՝ մինչև անասարկա։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ ալբումինը կապում է ջուրը։ Երբ այն զգալիորեն նվազում է, ջուրն այլևս չի պահվում արյան մեջ և մտնում է հյուսվածքներ։
Ալբումինը կրճատվում է նույն պայմաններում, ինչ ընդհանուր սպիտակուցը:

Ընդհանուր բիլիրուբին (5-21 մկմոլ/լ)

Ընդհանուր բիլլուբինը ներառում է ուղղակի և անուղղակի:

Ընդհանուր բիլլուբինի ավելացման բոլոր պատճառները կարելի է բաժանել մի քանի խմբերի.
Extrahepatic - տարբեր անեմիաներ, լայնածավալ արյունազեղումներ, այսինքն, պայմաններ, որոնք ուղեկցվում են արյան կարմիր բջիջների ոչնչացմամբ:

Լյարդի պատճառները կապված են ուռուցքաբանության, հեպատիտի և լյարդի ցիռոզում հեպատոցիտների (լյարդի բջիջների) ոչնչացման հետ:

Լեղու արտահոսքի խանգարում քարերի կամ ուռուցքի կողմից լեղուղիների խցանման պատճառով:

Բիլիրուբինի ավելացման դեպքում դեղնախտ է զարգանում, մաշկը և լորձաթաղանթները դեղնանում են:

Ուղղակի բիլիրուբինի նորմալ մակարդակը մինչև 7,9 մկմոլ/լ է: Անուղղակի բիլլուբինը որոշվում է ընդհանուր և ուղղակի տարբերությամբ: Ամենից հաճախ դրա ավելացումը կապված է կարմիր արյան բջիջների քայքայման հետ։

Կրեատինին (80-115 մկմոլ/լ)

Երիկամների աշխատանքը բնութագրող հիմնական ցուցանիշներից մեկը.

Այս ցուցանիշը մեծանում է երիկամների սուր և քրոնիկ հիվանդությունների դեպքում։ Նաև մկանային հյուսվածքի աճող ոչնչացմամբ, օրինակ, ռաբդոմիոլիզով ծայրահեղ ինտենսիվ ֆիզիկական ակտիվությունից հետո: Այն կարող է ավելանալ էնդոկրին գեղձերի հիվանդության դեպքում (վահանաձև գեղձի հիպերֆունկցիա, ակրոմեգալիա): Եթե ​​մարդն ուտում է մեծ քանակությամբ մսամթերք, ապա կրեատինինի ավելացումը նույնպես երաշխավորված է։

Նորմայից ցածր կրեատինինը չունի հատուկ ախտորոշիչ արժեք: Կարող է կրճատվել բուսակերների և հղիների մոտ հղիության առաջին կեսին:

Միզանյութ (2,1-8,2 մմոլ/լ)

Ցույց է տալիս սպիտակուցային նյութափոխանակության վիճակը։ Բնութագրում է երիկամների և լյարդի աշխատանքը: Արյան մեջ միզանյութի ավելացում կարող է առաջանալ, երբ երիկամների ֆունկցիան խանգարում է, երբ նրանք չեն կարողանում հաղթահարել դրա հեռացումը մարմնից: Նաև սպիտակուցների քայքայման ավելացմամբ կամ սննդից օրգանիզմ սպիտակուցի ավելացմամբ:

Արյան մեջ միզանյութի նվազում է նկատվում հղիության երրորդ եռամսյակում՝ ցածր սպիտակուցային սննդակարգով և լյարդի ծանր հիվանդությամբ։

Տրանսամինազներ (ALT, AST, GGT)

Ասպարտատ ամինոտրանսֆերազ (AST)- լյարդում սինթեզված ֆերմենտ. Արյան պլազմայում դրա պարունակությունը սովորաբար չպետք է գերազանցի 37 U/լիտր տղամարդկանց մոտ և 31 U/լիտր կանանց մոտ:

Ալանին ամինոտրանսֆերազ (ALT)- ինչպես AST ֆերմենտը, այն սինթեզվում է լյարդում:
Արյան նորմալ մակարդակը տղամարդկանց մոտ կազմում է մինչև 45 միավոր/լ, կանանց մոտ՝ մինչև 34 միավոր/լ։

Բացի լյարդից, մեծ քանակությամբ տրանսամինազներ են հայտնաբերվել սրտի, փայծաղի, երիկամների, ենթաստամոքսային գեղձի և մկանների բջիջներում։ Դրա մակարդակի բարձրացումը կապված է բջիջների ոչնչացման և արյան մեջ այս ֆերմենտի արտազատման հետ: Այսպիսով, ALT-ի և AST-ի աճը հնարավոր է վերը նշված բոլոր օրգանների պաթոլոգիայի դեպքում, որն ուղեկցվում է բջջային մահով (հեպատիտ, սրտամկանի ինֆարկտ, պանկրեատիտ, երիկամների և փայծաղի նեկրոզ):

Գամմա-գլուտամիլտրանսֆերազ (GGT)մասնակցում է լյարդում ամինաթթուների նյութափոխանակությանը. Արյան մեջ դրա պարունակությունը մեծանում է լյարդի թունավոր վնասման դեպքում, ներառյալ ալկոհոլը: Մակարդակը բարձրանում է նաև լեղուղիների և լյարդի պաթոլոգիաների դեպքում։ Միշտ ավելանում է խրոնիկական ալկոհոլիզմով:

Տղամարդկանց համար այս ցուցանիշի նորմը կազմում է մինչև 32 U/լիտր, կանանց համար՝ մինչև 49 U/լիտր:
GGT ցածր մակարդակը սովորաբար հայտնաբերվում է լյարդի ցիռոզով:

Լակտատդեհիդրոգենազ (LDH) (120-240 միավոր/լ)

Այս ֆերմենտը գտնվում է մարմնի բոլոր հյուսվածքներում և մասնակցում է գլյուկոզայի և կաթնաթթվի օքսիդացման էներգետիկ գործընթացներին:

Ավելացել է լյարդի (հեպատիտ, ցիռոզ), սրտի (ինֆարկտ), թոքերի (ինֆարկտ-թոքաբորբ), երիկամների (տարբեր նեֆրիտ), ենթաստամոքսային գեղձի (պանկրեատիտ) հիվանդությունների դեպքում։
LDH-ի ակտիվության նվազումը նորմայից ցածր ախտորոշիչ առումով աննշան է:

Ամիլազ (3.3-8.9)

Ալֆա ամիլազը (α-ամիլազ) մասնակցում է ածխաջրերի նյութափոխանակությանը, բարդ շաքարները բաժանելով պարզ շաքարների:

Սուր հեպատիտը, պանկրեատիտը և պարոտիտը մեծացնում են ֆերմենտի ակտիվությունը։ Որոշ դեղամիջոցներ (գլյուկոկորտիկոիդներ, տետրացիկլին) նույնպես կարող են ազդեցություն ունենալ:
Ամիլազային ակտիվությունը նվազում է հղի կանանց ենթաստամոքսային գեղձի դիսֆունկցիայի և տոքսիկոզի դեպքում:

Ենթաստամոքսային գեղձի ամիլազը (p-amylase) սինթեզվում է ենթաստամոքսային գեղձի մեջ և մտնում է աղիքային լույս, որտեղ ավելցուկը գրեթե ամբողջությամբ լուծարվում է տրիպսինով: Սովորաբար արյան մեջ միայն փոքր քանակություն է մտնում, որտեղ մեծահասակների մոտ նորմալ ցուցանիշը 50 միավոր/լիտրից ոչ ավելի է:

Նրա ակտիվությունը մեծանում է սուր պանկրեատիտի ժամանակ։ Այն կարող է ավելանալ նաև ալկոհոլի և որոշ դեղամիջոցների ընդունման ժամանակ, ինչպես նաև պերիտոնիտով բարդացած վիրաբուժական պաթոլոգիայի ժամանակ։ Ամիլազի նվազումը ենթաստամոքսային գեղձի գործառույթը կորցնելու անբարենպաստ նշան է:

Ընդհանուր խոլեստերին (3,6-5,2 մմոլ/լ)

Մի կողմից, բոլոր բջիջների կարևոր բաղադրիչ և բաղադրիչշատ ֆերմենտներ. Մյուս կողմից, այն կարևոր դեր է խաղում համակարգային աթերոսկլերոզի զարգացման գործում։

Ընդհանուր խոլեստերինը ներառում է բարձր, ցածր և շատ ցածր խտության լիպոպրոտեիններ: Խոլեստերինն ավելանում է աթերոսկլերոզի, լյարդի դիսֆունկցիայի, վահանաձև գեղձի և գիրության դեպքում։

Անոթում աթերոսկլերոզային ափսեը բարձր խոլեստերինի հետևանք է

Խոլեստերինի մակարդակը նվազում է ճարպեր բացառող սննդակարգով, վահանաձև գեղձի հիպերֆունկցիոնալությամբ, վարակիչ հիվանդություններով և սեպսիսով:

Գլյուկոզա (4,1-5,9 մմոլ/լ)

Ածխաջրերի նյութափոխանակության վիճակի և ենթաստամոքսային գեղձի վիճակի կարևոր ցուցանիշ:
Գլյուկոզայի ավելացում կարող է առաջանալ ուտելուց հետո, ուստի վերլուծությունը խստորեն վերցվում է դատարկ ստամոքսի վրա: Այն ավելանում է նաև որոշ դեղամիջոցներ ընդունելիս (գլյուկոկորտիկոստերոիդներ, վահանաձև գեղձի հորմոններ) և ենթաստամոքսային գեղձի պաթոլոգիաների դեպքում: Արյան շաքարի անընդհատ բարձրացումը շաքարային դիաբետի հիմնական ախտորոշիչ չափանիշն է:
Շաքարի ցածր մակարդակը կարող է առաջանալ սուր վարակի, ծոմ պահելու կամ շաքարն իջեցնող դեղամիջոցների չափից մեծ դոզա ստանալու պատճառով:

Էլեկտրոլիտներ (K, Na, Cl, Mg)

Էլեկտրոլիտները կարևոր դեր են խաղում նյութերի և էներգիայի փոխադրման համակարգում դեպի բջիջ և ետ: Սա հատկապես կարևոր է սրտի մկանների ճիշտ աշխատանքի համար:

Կոնցենտրացիաների ավելացման և նվազման ուղղությամբ փոփոխությունները հանգեցնում են սրտի ռիթմի խանգարումների, նույնիսկ սրտի կանգի:

Էլեկտրոլիտի ստանդարտներ.

• Կալիում (K+) – 3,5-5,1 մմոլ/լ.
• Նատրիում (Na+) – 139-155 մմոլ/լ.
• Կալցիում (Ca++) – 1,17-1,29 մմոլ/լ.
• Քլոր (Cl-) – 98-107 մմոլ/լ.
• Մագնեզիում (Mg++) – 0,66-1,07 մմոլ/լ.

Էլեկտրոլիտային հավասարակշռության փոփոխությունները կապված են սննդային պատճառների հետ (օրգանիզմի ընդունման խանգարում), երիկամների ֆունկցիայի խանգարման և հորմոնալ հիվանդությունների հետ։ Նաև արտահայտված էլեկտրոլիտային խանգարումներ կարող են առաջանալ փորլուծությամբ, անկառավարելի փսխումով և հիպերտերմիայով:

Կենսաքիմիայի համար մագնեզիումի որոշման համար արյուն հանձնելուց երեք օր առաջ դուք չպետք է մագնեզիումային դեղամիջոցներ ընդունեք:

Բացի այդ, կան մեծ թվով կենսաքիմիական ցուցանիշներ, որոնք անհատապես նշանակվում են կոնկրետ հիվանդությունների դեպքում։ Արյուն նվիրաբերելուց առաջ ձեր բժիշկը կորոշի, թե կոնկրետ ինչ ցուցանիշներ են վերցվում ձեր իրավիճակում: Ընթացակարգային բուժքույրը արյուն կառնի, իսկ լաբորատոր բժիշկը կտրամադրի վերլուծության սղագրությունը: Նորմալ արժեքները տրվում են մեծահասակների համար: Երեխաների և տարեցների համար դրանք կարող են մի փոքր տարբերվել:

Ինչպես տեսնում եք, կենսաքիմիական արյան անալիզը շատ մեծ օգնություն է ախտորոշման համար, բայց միայն բժիշկը կարող է արդյունքները համեմատել կլինիկական պատկերի հետ։

Կենսաքիմիան մի ամբողջ գիտություն է, որն առաջին հերթին ուսումնասիրում է. քիմիական բաղադրությունըբջիջները և օրգանիզմները, և երկրորդ՝ քիմիական գործընթացները, որոնք ընկած են նրանց կենսագործունեության հիմքում։ Տերմինը գիտական ​​հանրություն է մտցվել 1903 թվականին գերմանացի քիմիկոս Կարլ Նոյբերգի կողմից։

Այնուամենայնիվ, կենսաքիմիայի գործընթացներն իրենք հայտնի են հին ժամանակներից: Եվ այդ պրոցեսների հիման վրա մարդիկ հաց էին թխում և պանիր էին պատրաստում, գինի էին պատրաստում և դաբաղում կենդանիների կաշիները, բուժեցին հիվանդությունները դեղաբույսերի, իսկ հետո՝ դեղամիջոցների միջոցով։ Եվ այս ամենի հիմքը հենց կենսաքիմիական գործընթացներն են։

Օրինակ, 10-րդ դարում ապրած արաբ գիտնական և բժիշկ Ավիցեննան, առանց գիտության որևէ բան իմանալու, նկարագրել է բազմաթիվ բուժիչ նյութեր և դրանց ազդեցությունը օրգանիզմի վրա։ Եվ Լեոնարդո դա Վինչին եզրակացրեց, որ կենդանի օրգանիզմը կարող է ապրել միայն մթնոլորտում, որտեղ բոցը կարող է այրվել:

Ինչպես ցանկացած այլ գիտություն, կենսաքիմիան ունի հետազոտության և ուսումնասիրության իր մեթոդները: Իսկ դրանցից ամենակարեւորներն են քրոմատոգրաֆիան, ցենտրիֆուգումն ու էլեկտրոֆորեզը։

Կենսաքիմիան այսօր գիտություն է, որը մեծ թռիչք է կատարել իր զարգացման մեջ: Օրինակ, հայտնի դարձավ, որ երկրի վրա առկա բոլոր քիմիական տարրերից մեկ քառորդից մի փոքր ավելին առկա է մարդու մարմնում։ Իսկ հազվագյուտ տարրերի մեծ մասը, բացի յոդից և սելենից, բոլորովին ավելորդ են մարդկանց կյանքի պահպանման համար: Սակայն երկու ընդհանուր տարրեր, ինչպիսիք են ալյումինը և տիտանը, դեռևս չեն հայտնաբերվել մարդու մարմնում: Իսկ դրանք գտնելն ուղղակի անհնար է՝ դրանք կյանքի համար պետք չեն։ Եվ բոլորից միայն 6-ն են նրանք, որոնք մարդուն ամեն օր անհրաժեշտ են և հենց դրանցից է բաղկացած մեր մարմնի 99%-ը։ Դրանք են՝ ածխածինը, ջրածինը, ազոտը, թթվածինը, կալցիումը և ֆոսֆորը։

Կենսաքիմիան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է սննդի այնպիսի կարևոր բաղադրիչներ, ինչպիսիք են սպիտակուցները, ճարպերը, ածխաջրերը և նուկլեինաթթուները: Այսօր մենք գրեթե ամեն ինչ գիտենք այս նյութերի մասին։

Ոմանք շփոթում են երկու գիտություն՝ կենսաքիմիա և օրգանական քիմիա։ Բայց կենսաքիմիան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է կենսաբանական գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում միայն կենդանի օրգանիզմում։ Եվ ահա օրգանական քիմիագիտություն է, որն ուսումնասիրում է որոշ ածխածնի միացություններ, և դրանք ներառում են սպիրտներ, եթերներ, ալդեհիդներ և շատ ու շատ այլ միացություններ:

Կենսաքիմիան նաև գիտություն է, որը ներառում է բջջաբանություն, այսինքն՝ ուսումնասիրում է կենդանի բջիջը, կառուցվածքը, գործունեությունը, վերարտադրությունը, ծերացումը և մահը: Կենսաքիմիայի այս ճյուղը հաճախ կոչվում է մոլեկուլային կենսաբանություն։

Այնուամենայնիվ, մոլեկուլային կենսաբանությունը, որպես կանոն, աշխատում է նուկլեինաթթուների հետ, սակայն կենսաքիմիկոսներն ավելի շատ հետաքրքրված են սպիտակուցներով և ֆերմենտներով, որոնք առաջացնում են որոշակի կենսաքիմիական ռեակցիաներ:

Այսօր կենսաքիմիան ավելի ու ավելի է օգտագործում գենետիկական ճարտարագիտության և կենսատեխնոլոգիայի զարգացումները: Սակայն, ինքնին, սրանք նույնպես տարբեր գիտություններ են, որոնք յուրաքանչյուրն ուսումնասիրում է իր սեփականը։ Օրինակ, կենսատեխնոլոգիան ուսումնասիրում է բջիջների կլոնավորման մեթոդները, իսկ գենետիկական ճարտարագիտությունը փորձում է ուղիներ գտնել մարդու օրգանիզմում հիվանդ գենը փոխարինելու առողջով և դրանով իսկ խուսափել բազմաթիվ ժառանգական հիվանդությունների զարգացումից:

Եվ այս բոլոր գիտությունները սերտորեն փոխկապակցված են, ինչը օգնում է նրանց զարգանալ և աշխատել ի շահ մարդկության:

Կենսաքիմիան գիտություն է, որը զբաղվում է կենդանի բջիջներում և օրգանիզմներում տեղի ունեցող տարբեր մոլեկուլների, քիմիական ռեակցիաների և գործընթացների ուսումնասիրությամբ։ Կենսաքիմիայի մանրակրկիտ իմացությունը բացարձակապես անհրաժեշտ է կենսաբժշկական գիտությունների երկու հիմնական ոլորտների հաջող զարգացման համար. 1) մարդու առողջության պահպանման խնդիրների լուծում. 2) տարբեր հիվանդությունների առաջացման պատճառների պարզում և դրանց արդյունավետ բուժման ուղիների որոնում.

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ ԵՎ ԱՌՈՂՋԱՊԱՀՈՒԹՅՈՒՆ

Առողջապահության համաշխարհային կազմակերպությունը (ԱՀԿ) առողջությունը սահմանում է որպես «լիակատար ֆիզիկական, մտավոր և սոցիալական բարեկեցության վիճակ, որը ոչ միայն հիվանդության կամ թուլության բացակայությունն է»։ Խիստ կենսաքիմիական տեսանկյունից օրգանիզմը կարող է առողջ համարվել, եթե բջիջների ներսում և արտաբջջային միջավայրում տեղի ունեցող հազարավոր ռեակցիաներ տեղի են ունենում այնպիսի պայմաններում և այնպիսի արագությամբ, որոնք ապահովում են օրգանիզմի առավելագույն կենսունակությունը և պահպանում են ֆիզիոլոգիապես նորմալ (ոչ պաթոլոգիական) ) պետություն։

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ, ՍՆՆԴԻՐ, ԿԱՆԽԱՐԳԵԼՈՒՄ ԵՎ ԲՈՒԺՈՒՄ

Առողջությունը պահպանելու հիմնական նախապայմաններից է մի շարք պարունակող օպտիմալ սննդակարգը քիմիական նյութեր; հիմնականներն են վիտամինները, որոշ ամինաթթուներ, որոշ ճարպաթթուներ, տարբեր հանքանյութեր և ջուր։ Այս բոլոր նյութերը այս կամ այն ​​տեսակի հետաքրքրություն են ներկայացնում ինչպես կենսաքիմիայի, այնպես էլ ռացիոնալ սնուցման գիտության համար: Ուստի այս երկու գիտությունների միջեւ սերտ կապ կա։ Բացի այդ, կարելի է ակնկալել, որ քանի որ ջանքեր են գործադրվում առողջապահական գների աճը զսպելու համար, ավելի մեծ շեշտադրում կդրվի առողջության պահպանման և հիվանդությունների կանխարգելման վրա, այսինքն. կանխարգելիչ բժշկություն. Օրինակ, աթերոսկլերոզի և քաղցկեղի կանխարգելման համար, հավանական է, որ ռացիոնալ սնուցումը ժամանակի ընթացքում ավելի ու ավելի կարևոր կդառնա: Միևնույն ժամանակ, ռացիոնալ սնուցման հայեցակարգը պետք է հիմնված լինի կենսաքիմիայի գիտելիքների վրա:

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ ԵՎ ՀԻՎԱՆԴՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Բոլոր հիվանդությունները մոլեկուլների հատկությունների որոշ փոփոխությունների և քիմիական ռեակցիաների և գործընթացների ընթացքում խանգարումների դրսևորում են: Կենդանիների և մարդկանց հիվանդությունների զարգացմանը նպաստող հիմնական գործոնները բերված են Աղյուսակում: 1.1. Դրանք բոլորն ազդում են մեկ կամ մի քանի հիմնական քիմիական ռեակցիաների կամ ֆունկցիոնալ կարևոր մոլեկուլների կառուցվածքի և հատկությունների վրա:

Կենսաքիմիական հետազոտությունների ներդրումը հիվանդությունների ախտորոշման և բուժման գործում հետևյալն է.

Աղյուսակ 1.1. Հիվանդությունների զարգացմանը նպաստող հիմնական գործոնները. Դրանք բոլորն ազդում են բջջում կամ ամբողջ օրգանիզմում տեղի ունեցող կենսաքիմիական տարբեր գործընթացների վրա։

1. Ֆիզիկական գործոններ՝ մեխանիկական տրավմա, ծայրահեղ ջերմաստիճան, մթնոլորտային ճնշման հանկարծակի փոփոխություններ, ճառագայթում, էլեկտրական ցնցում

2. Քիմիական նյութեր և դեղամիջոցներ՝ որոշ թունավոր միացություններ, բուժական դեղամիջոցներ և այլն։

4. Թթվածնային քաղց՝ արյան կորուստ, թթվածին տեղափոխող ֆունկցիայի խանգարում, օքսիդատիվ ֆերմենտների թունավորում.

5. Գենետիկ գործոններ՝ բնածին, մոլեկուլային

6. Իմունոլոգիական ռեակցիաներ՝ անաֆիլաքսիա, աուտոիմուն հիվանդություններ

7. Սննդային անհավասարակշռություն՝ թերսնուցում, գերսնուցում

Այս ուսումնասիրությունների շնորհիվ հնարավոր է 1) բացահայտել հիվանդության պատճառը. 2) առաջարկել բուժման ռացիոնալ և արդյունավետ ուղի. 3) մշակել բնակչության զանգվածային հետազոտության մեթոդներ՝ վաղ ախտորոշման նպատակով. 4) վերահսկել հիվանդության առաջընթացը. 5) վերահսկել բուժման արդյունավետությունը. Հավելվածը նկարագրում է ամենակարևոր կենսաքիմիական թեստերը, որոնք օգտագործվում են տարբեր հիվանդությունների ախտորոշման համար: Օգտակար կլինի անդրադառնալ այս Հավելվածին, երբ մենք խոսում ենք տարբեր հիվանդությունների կենսաքիմիական ախտորոշման մասին (օրինակ՝ սրտամկանի ինֆարկտ, սուր պանկրեատիտ և այլն):

Կենսաքիմիայի ներուժը հիվանդությունների կանխարգելման և բուժման գործում հակիրճ նկարագրված է երեք օրինակով. Ավելի ուշ այս գլխում մենք կանդրադառնանք մի քանի այլ օրինակների:

1. Հայտնի է, որ իր առողջությունը պահպանելու համար մարդը պետք է ստանա որոշակի բարդ օրգանական միացություններ՝ վիտամիններ։ Օրգանիզմում վիտամինները վերածվում են ավելի բարդ մոլեկուլների (կոէնզիմների), որոնք առանցքային դեր են խաղում բջիջներում տեղի ունեցող բազմաթիվ ռեակցիաներում: Սննդակարգում որևէ վիտամինի պակասը կարող է հանգեցնել տարբեր հիվանդությունների զարգացմանը, օրինակ՝ կարմրախտը վիտամին C-ի պակասով կամ ռախիտ՝ վիտամին D-ի պակասով: Վիտամինների կամ դրանց կենսաբանորեն ակտիվ ածանցյալների առանցքային դերի որոշումը դարձել է մեկ: հիմնական խնդիրներից, որոնք կենսաքիմիկոսներն ու սննդաբանները լուծել են այս դարի սկզբից:

2. Հիվանդությունը, որը հայտնի է որպես ֆենիլկետոնուրիա (PKU) կարող է հանգեցնել մտավոր հետամնացության, եթե չբուժվի: PKU-ի կենսաքիմիական բնույթը հայտնի է մոտ 30 տարի. հիվանդությունը պայմանավորված է ֆերմենտի գործունեության անբավարարությամբ կամ լիակատար բացակայությամբ, որը կատալիզացնում է ամինաթթվի ֆենիլալանինի փոխակերպումը մեկ այլ ամինաթթվի՝ թիրոզինի: Այս ֆերմենտի անբավարար ակտիվությունը հանգեցնում է ֆենիլալանինի և նրա որոշ մետաբոլիտների, մասնավորապես՝ կետոնների, հյուսվածքներում ավելորդ կուտակմանը, ինչը բացասաբար է անդրադառնում կենտրոնական նյարդային համակարգի զարգացման վրա: նյարդային համակարգ. PKU-ի կենսաքիմիական հիմքը պարզելուց հետո հայտնաբերվել է բուժման ռացիոնալ մեթոդ՝ հիվանդ երեխաներին նշանակվում է դիետա՝ ֆենիլալանինի նվազեցված պարունակությամբ։ Նորածինների զանգվածային սկրինինգը PKU-ի համար թույլ է տալիս, անհրաժեշտության դեպքում, անմիջապես սկսել բուժումը:

3. Կիստիկական ֆիբրոզը էկզոկրին գեղձերի և մասնավորապես քրտինքի գեղձերի ժառանգական հիվանդություն է։ Հիվանդության պատճառն անհայտ է։ Կիստիկական ֆիբրոզը Հյուսիսային Ամերիկայում ամենատարածված գենետիկ հիվանդություններից մեկն է: Այն բնութագրվում է աննորմալ մածուցիկ սեկրեցներով, որոնք խցանում են ենթաստամոքսային գեղձի արտազատվող խողովակները և բրոնխիոլները: Այս հիվանդությամբ տառապողները ամենից հաճախ մահանում են վաղ տարիքում՝ թոքային վարակից։ Քանի որ հիվանդության մոլեկուլային հիմքը անհայտ է, հնարավոր է միայն սիմպտոմատիկ բուժում: Այնուամենայնիվ, կարելի է հուսալ, որ մոտ ապագայում ռեկոմբինանտ ԴՆԹ տեխնոլոգիայի օգնությամբ հնարավոր կլինի պարզել հիվանդության մոլեկուլային բնույթը, ինչը հնարավորություն կտա գտնել ավելին. արդյունավետ մեթոդբուժում.

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱՅԻ ՁԵՎԱԿԱՆ ՍԱՀՄԱՆՈՒՄԸ

Կենսաքիմիան, ինչպես անունն է հուշում (հունարեն «bios-life»-ից), կյանքի քիմիա է, կամ ավելի խիստ՝ գիտություն քիմիական սկզբունքներկյանքի գործընթացները.

Կենդանի համակարգերի կառուցվածքային միավորը բջիջն է, ուստի կարելի է մեկ այլ սահմանում տալ. կենսաքիմիան որպես գիտություն ուսումնասիրում է կենդանի բջիջների քիմիական բաղադրիչները, ինչպես նաև այն ռեակցիաները և գործընթացները, որոնցում նրանք մասնակցում են: Ըստ այս սահմանման, կենսաքիմիան ընդգրկում է բջջային կենսաբանության և ամբողջ մոլեկուլային կենսաբանության լայն ոլորտները:

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱՅԻ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

Կենսաքիմիայի հիմնական խնդիրն է հասնել ամբողջական ընկալման մոլեկուլային մակարդակբջիջների կյանքի հետ կապված բոլոր քիմիական գործընթացների բնույթը:

Այս խնդիրը լուծելու համար անհրաժեշտ է բջիջներից առանձնացնել այնտեղ հայտնաբերված բազմաթիվ միացությունները, որոշել դրանց կառուցվածքը և հաստատել դրանց գործառույթները։ Որպես օրինակ, մենք կարող ենք նշել բազմաթիվ ուսումնասիրություններ, որոնք ուղղված են մկանների կծկման մոլեկուլային հիմքի և մի շարք նմանատիպ գործընթացների պարզաբանմանը: Արդյունքում, տարբեր աստիճանի բարդության բազմաթիվ միացություններ մեկուսացվել են մաքրված տեսքով և կատարվել են մանրամասն կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ ուսումնասիրություններ: Արդյունքում հնարավոր եղավ հստակեցնել մկանների կծկման մոլեկուլային հիմքի մի շարք ասպեկտներ։

Կենսաքիմիայի մեկ այլ խնդիր է պարզաբանել կյանքի ծագման հարցը։ Այս հուզիչ գործընթացի մեր ըմբռնումը հեռու է համապարփակ լինելուց:

ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅԱՆ ՈԼՈՐՏՆԵՐ

Կենսաքիմիայի շրջանակը նույնքան լայն է, որքան կյանքը: Ուր էլ որ կյանք կա, տարբեր քիմիական գործընթացներ են տեղի ունենում։ Կենսաքիմիան ուսումնասիրում է միկրոօրգանիզմների, բույսերի, միջատների, ձկների, թռչունների, ցածր և բարձր կաթնասունների և մասնավորապես մարդու մարմնում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրությունը: Առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում կենսաբժշկական գիտություններ սովորող ուսանողների համար

վերջին երկու բաժինները. Այնուամենայնիվ, անհեռատեսություն կլիներ ընդհանրապես գաղափար չունենալը կենսաքիմիական առանձնահատկություններկյանքի որոշ այլ ձևեր. հաճախ այդ հատկանիշները կարևոր են տարբեր տեսակի իրավիճակներ հասկանալու համար, որոնք ուղղակիորեն կապված են մարդկանց հետ:

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ ԵՎ ԲԺՇԿՈՒԹՅՈՒՆ

Կենսաքիմիայի և բժշկության միջև կա լայն երկկողմանի հարաբերություն: Կենսաքիմիական հետազոտությունների շնորհիվ հնարավոր եղավ պատասխանել հիվանդությունների զարգացմանը վերաբերող բազմաթիվ հարցերի, իսկ որոշ հիվանդությունների պատճառների ու զարգացման ընթացքի ուսումնասիրությունը հանգեցրեց կենսաքիմիայի նոր ոլորտների ստեղծմանը։

Կենսաքիմիական հետազոտություններ՝ ուղղված հիվանդությունների պատճառների բացահայտմանը

Բացի վերը նշվածներից, մենք կտանք ևս չորս օրինակ՝ լուսաբանելու կենսաքիմիայի հնարավոր կիրառությունների շրջանակի լայնությունը: 1. Խոլերայի հարուցիչով արտադրվող թույնի գործողության մեխանիզմի վերլուծությունը հնարավորություն է տվել պարզել. կարևոր կետերկապված հիվանդության կլինիկական ախտանիշների հետ (լուծ, ջրազրկում): 2. Աֆրիկյան շատ բույսեր ունեն մեկ կամ մի քանի էական ամինաթթուների շատ ցածր մակարդակ: Այս փաստի բացահայտումը թույլ տվեց հասկանալ, թե ինչու են այն մարդիկ, ում համար այս բույսերը սպիտակուցի հիմնական աղբյուրն են, տառապում են սպիտակուցի պակասից։ 3. Հայտնաբերվել է, որ մալարիայի հարուցիչներ կրող մոծակները կարող են զարգացնել կենսաքիմիական համակարգեր, որոնք նրանց անձեռնմխելի են դարձնում միջատասպանների նկատմամբ; սա կարևոր է հաշվի առնել մալարիայի դեմ պայքարի միջոցներ մշակելիս: 4. Գրենլանդական էսկիմոսները մեծ քանակությամբ ձկան յուղ են օգտագործում՝ հարուստ որոշ պոլիչհագեցած ճարպաթթուներով; Միևնույն ժամանակ, հայտնի է, որ նրանց բնորոշ է արյան մեջ խոլեստերինի ցածր մակարդակը, հետևաբար նրանց մոտ աթերոսկլերոզի զարգացման հավանականությունը շատ ավելի քիչ է: Այս դիտարկումները ենթադրում էին պոլիչհագեցած ճարպաթթուների օգտագործման հնարավորություն՝ արյան պլազմայում խոլեստերինը նվազեցնելու համար:

Հիվանդությունների ուսումնասիրությունը նպաստում է կենսաքիմիայի զարգացմանը

Անգլիացի բժիշկ սըր Արչիբալդ Գարոդի դիտարկումները դեռևս 1900-ականների սկզբին։ Պացիենտների մի փոքր խումբ, ովքեր տառապում են նյութափոխանակության բնածին սխալներից, խթանել են կենսաքիմիական ուղիների հետազոտությունները, որոնք խաթարվում են այս պայմաններում: Ընտանեկան հիպերխոլեստերեմիա կոչվող գենետիկական հիվանդության բնույթը հասկանալու փորձերը, որոնք վաղ տարիքում հանգեցնում են ծանր աթերոսկլերոզի զարգացմանը, նպաստել են բջջային ընկալիչների և բջիջների կողմից խոլեստերինի կլանման մեխանիզմների մասին տեղեկատվության արագ կուտակմանը: Քաղցկեղի բջիջներում օնկոգենների ինտենսիվ ուսումնասիրությունը ուշադրություն է հրավիրել բջիջների աճի վերահսկման մոլեկուլային մեխանիզմների վրա:

Ստորին օրգանիզմների և վիրուսների ուսումնասիրություն

Արժեքավոր տեղեկատվություն, որը շատ օգտակար է պարզվել կլինիկայում կենսաքիմիական հետազոտություններ անցկացնելու համար, ստացվել է որոշ ստորին օրգանիզմների և վիրուսների ուսումնասիրությունից։ Օրինակ, ժամանակակից տեսություններգեների և ֆերմենտների ակտիվության կարգավորումը ձևավորվել է բորբոսների և բակտերիաների վրա իրականացված պիոներական ուսումնասիրությունների հիման վրա: ԴՆԹ-ի ռեկոմբինանտ տեխնոլոգիան առաջացել է բակտերիաների և բակտերիալ վիրուսների վրա կատարված հետազոտություններից: Բակտերիաների և վիրուսների՝ որպես կենսաքիմիական հետազոտության օբյեկտների հիմնական առավելությունը նրանց վերարտադրության բարձր արագությունն է. սա մեծապես հեշտացնում է գենետիկական վերլուծությունը և գենետիկական մանիպուլյացիան: Կենդանիների մեջ քաղցկեղի որոշակի ձևերի (վիրուսային օնկոգեններ) առաջացման համար պատասխանատու վիրուսային գեների ուսումնասիրությունից ստացված տեղեկատվությունը թույլ է տվել ավելի լավ հասկանալ մարդկային նորմալ բջիջների քաղցկեղի բջիջների փոխակերպման մեխանիզմը:

ԿԵՆՍԱՔԻՄԻԱ ԵՎ ԱՅԼ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Գենետիկայի հիմքում ընկած է նուկլեինաթթուների կենսաքիմիան. Իր հերթին, գենետիկական մոտեցումների կիրառումը արդյունավետ է եղել կենսաքիմիայի շատ ոլորտների համար: Ֆիզիոլոգիան, գիտությունը, թե ինչպես է մարմինը գործում, մեծապես համընկնում է կենսաքիմիայի հետ: Օգտագործվում է իմունոլոգիայում մեծ թիվկենսաքիմիական մեթոդները, և իր հերթին բազմաթիվ իմունոլոգիական մոտեցումներ լայնորեն կիրառվում են կենսաքիմիկոսների կողմից: Ֆարմակոլոգիան և դեղագործությունը հիմնված են կենսաքիմիայի և ֆիզիոլոգիայի վրա. Դեղերի մեծ մասը մետաբոլիզացվում է համապատասխան ֆերմենտային ռեակցիաներով: Թույները ազդում են կենսաքիմիական ռեակցիաների կամ գործընթացների վրա. այս հարցերը կազմում են թունաբանության առարկան: Ինչպես արդեն ասացինք, հիմնականում տարբեր տեսակներՊաթոլոգիան մի շարք քիմիական գործընթացների խախտում է: Սա հանգեցնում է ուսումնասիրության կենսաքիմիական մոտեցումների ավելի ու ավելի լայն տարածմանը տարբեր տեսակներպաթոլոգիաներ (օրինակ՝ բորբոքային պրոցեսներ, բջիջների վնասում և քաղցկեղ): Կենդանաբանությամբ և բուսաբանությամբ զբաղվողներից շատերն իրենց աշխատանքում լայնորեն օգտագործում են կենսաքիմիական մոտեցումները: Այս հարաբերությունները զարմանալի չեն, քանի որ, ինչպես գիտենք, կյանքը իր բոլոր դրսևորումներով կախված է կենսաքիմիական մի շարք ռեակցիաներից և գործընթացներից: Կենսաբանական գիտությունների միջև նախկինում գոյություն ունեցող խոչընդոտները գործնականում ոչնչացվել են, և կենսաքիմիան գնալով դառնում է նրանց ընդհանուր լեզուն: