و تطبيقات الكيمياء الحيوية تسجل أساسا في الطب والصناعة والزراعة، على الرغم من أنها قد انتشرت إلى العديد من المناطق وذلك بفضل تقدم التكنولوجيا.
الكيمياء الحيوية هي المسؤولة عن دراسة التركيب الكيميائي للكائنات الحية. يركز بشكل أساسي على البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية.
ينصب اهتمامه على العمليات التي تشارك فيها هذه المركبات. وتشمل هذه الأيض ، وتقويض (عملية الحصول على الطاقة) والأيض (توليد الجزيئات الحيوية الخاصة بها).
يُعتقد أن الملاحظات الأولى للتفاعلات الكيميائية قد تم الحصول عليها من خلال تخمير الخبز والنبيذ ، ولكن حتى القرن التاسع عشر فقط بدأت دراسة التفاعلات الكيميائية والتغيرات البيولوجية في الكائنات الحية.
من خلال ظواهر مثل القياس الكيميائي ، أدرك لويس باستور التشابه الموجود بين جزيئات حمض الطرطريك النموذجية للكائنات الحية وتلك التي تم تصنيعها في المختبر.
بعد هذا الاكتشاف ، تطورت الكيمياء الحيوية ووصلت إلى رونقها في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. في عام 1919 ، أطلق المهندس كارل إريكي على هذا العلم الجديد اسم الكيمياء الحيوية.
التطبيقات السبعة
1- الطب
التشخيصات السريرية ممكنة بفضل الكيمياء الحيوية. جعلت دراسة الجزيئات الحيوية والتمثيل الغذائي في البشر من الممكن تحديد أسباب العديد من الأمراض.
من خلال مراقبة الكائنات الحية الدقيقة ، من الممكن فهم القواعد الجزيئية للمرض وتحديد أفضل علاج.
تسمح الكيمياء الحيوية بمعرفة جميع العمليات الكيميائية التي تحدث في الجسم من حيث تكوين البروتينات والدهون والأحماض النووية ، من بين أمور أخرى.
علاوة على ذلك ، بفضل الكيمياء الحيوية ، أصبح من الممكن تنفيذ تصميم الكائنات الحية لإنتاج المضادات الحيوية ، وتطوير اللقاحات ، والتشخيص الجزيئي والعلاجات التجديدية.
مع تطور الهندسة الوراثية ، أصبح من الممكن التنبؤ بالأمراض وعلاجها ، وخاصة من نوع الغدد الصماء ، من خلال تحديد نقص أو زيادة الهرمونات.
لا يمكن التفكير في تطوير الطب بدون الكيمياء الحيوية لأن هذا العلم هو الذي يدرس التغيرات الكيميائية والبيولوجية في الكائنات الحية ، وبالتالي ، الانتقال من حالة المرض إلى الحالة الصحية.
2- في العمليات الصناعية
سمحت الكيمياء الحيوية بتصميم الكائنات الحية الدقيقة لتصنيع المواد الكيميائية واستخدام الإنزيمات كمحفزات صناعية.
يمكن التلاعب بالكائنات الدقيقة لتطوير مواد كيميائية مهمة وكذلك السماح بتدمير الملوثات الكيميائية.
3- البيئات البحرية والمائية
يوجد في المحيطات والبحار والأنهار العديد من النظم البيئية. لحمايتهم ، من الضروري معرفة الظروف التي تحدث فيها الحياة والتي تضمن استمرارها بمرور الوقت.
تشمل منظمات العالم التي تعمل على حماية هذه النظم البيئية في هيكلها الوظيفي مجال الكيمياء الحيوية.
يرصدون ويقيمون مكونات النظام المائي بشكل دائم ، لمعرفة التغيرات الكيميائية والبيولوجية ، وأسبابها وتأثيراتها المحتملة.
4- الغذاء ودرجة حرارة الجسم
التغذية اليومية هي مسألة كيمياء حيوية. يجب أن تأخذ الحالة الصحية الجيدة مع المستوى الأمثل من التغذية في الاعتبار الاحتياجات الكيميائية للجسم.
إن اكتساب الوزن أو إنقاصه ، والحفاظ على التحكم في نسبة السكر في الدم ، وتحقيق التوازن بين الكوليسترول الجيد والسيئ ، كلها إجراءات تتطلب معرفة كيمياء الجسم.
تعكس درجة حرارة الجسم أيضًا العمليات الكيميائية الحيوية ؛ تتطلب الكائنات الحية درجة حرارة متوسطة للبقاء على قيد الحياة.
سمحت لنا الاكتشافات في الكيمياء الحيوية بمعرفة هذا المؤشر الصحي وفهم الأسباب المحتملة لاستعادة رفاهية الكائن الحي.
5- الزراعة
تعتبر مساهمات الكيمياء الحيوية في الزراعة ضرورية لإنتاج المبيدات الحشرية والأسمدة.
تسمح لنا دراسات التفاعلات الكيميائية والبيولوجية بمعرفة ظروف التربة ، وإعداد أفضل البذور واستخدام أفضل الأسمدة لتحقيق جودة غذائية ومع العناصر الغذائية المناسبة.
بنفس الطريقة ، يتم إنتاج هذه المدخلات الزراعية مع وضع التحلل البيولوجي في الاعتبار لحماية البيئة.
تشمل التنمية الريفية في مرحلتها الأولى الاستخدام الفعال للتربة ، ولهذا فهي تتطلب معرفة خصائصها الفيزيائية والكيميائية ، والتي تشمل التفاعلات الكيميائية والبيولوجية التي تدرسها الكيمياء الحيوية.
6- جودة الغذاء
سمحت الكيمياء الحيوية بزراعة الطعام ، وتعزيز خصائصه.
بفضل هذا ، يتم استخلاص أفضل البروتينات من الذرة ، ويتم تقوية جذورها في الفاصوليا ، ويتم تعزيز البروتينات والنشا في الدرنات ، ويتم تعزيز بروتينات ودهون الأفوكادو ، وفي الفواكه يتم تحديد كيفية تحسين ألياف اللب.
7- التعدين
تم تحقيق تطبيقات مختلفة من الكيمياء الحيوية في مجال التعدين. المعادن مثل النحاس واليورانيوم والكوبالت والذهب والفضة تدعم عمليات التكنولوجيا الحيوية لاستخراجها.
بالإضافة إلى ذلك ، تسمح التطورات في الكيمياء الحيوية بتصميمات لتحويل المعادن بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.
يوجد هذا التطبيق بشكل أساسي في تدهور النفايات الكيميائية أو البيولوجية ، والتي تصبح ملوثات بيئية والتي تم تفريغها عن قصد أو عرضًا في البيئة.
تجري دراسة إمكانية غرس هذه التقنيات البيوكيميائية في المجال الصناعي مع معالجة المعادن الأخرى.
المراجع
- Ramos A.، (2001) مستقبل تقنيات الكيمياء الحيوية الجينية وتطبيقاتها. في فيريتاس المختبر ، 2 ، الفن. 10. جامعة كاتالونيا.
- أندرسن ، كاليفورنيا (1967). مقدمة عن جهاز التحليل الدقيق بمسبار الإلكترون وتطبيقاته في الكيمياء الحيوية. طرق التحليل البيوكيميائي ، المجلد 15 ، 147-270.
- كاميرون ، إيه تي ، وجيلمور ، سي آر (1935). الكيمياء الحيوية للطب. J. و A. تشرشل ؛ لندن.
- بوزينا ، م ، وزومان ، ب. (1958). الاستقطاب في الطب والكيمياء الحيوية والصيدلة. ناشرو Interscience.
- نيلسون ، DL ، Lehninger ، AL ، & Cox ، MM (2008). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. ماكميلان.