biochemia
 
Encyklopedia PWN
biochemia
[gr. bíos ‘życie’, chēmeía ‘magia’],
chemia biologiczna, chemia fizjologiczna,
dyscyplina naukowa zajmująca się budową oraz funkcjami związków dostarczanych z pożywieniem i wytwarzanych w organizmie, przemianami tych związków w ustroju (z uwzględnieniem efektów energetycznych przemian) i wpływem różnych czynników (zewnętrznych i wewnętrznych) na te przemiany oraz ewolucją i odtwarzaniem żywej materii — bada więc molekularne podstawy życia.
Termin „biochemia” wprowadził 1903 C. Neuberg. Badania biochemiczne biegną w 2 uzupełniających się kierunkach. Biochemia statyczna gromadzi dane o składzie jakościowym i ilościowym żywej materii: o wielkocząsteczkowych związkach organicznych (białkach, tłuszczach, polisachrydach, kwasach nukleinowych) oraz różnych drobnocząsteczkowych związkach organicznych i nieorganicznych. Biochemia dynamiczna bada przemiany, jakim te związki podlegają w organizmach (przemiana materii).
Już w XVIII i XIX w., w wyniku badań fizjologicznych i chemicznych, dokonano wielu odkryć biochemicznych, jak np.: pozakomórkowe trawienie białek (L. Spallanzani 1783), zjawisko oddychania jako proces utleniania (A.L. Lavoisier 1789), charakter katalityczny fermentacji (J.J. Berzelius, J. Liebig 1836–39), wykrycie kwasów nukleinowych (F. Miescher 1869), a na początku XX w. opisano polipeptydową budowę białek (F. Hofmeister, E.H. Fischer 1902), reakcje odwodornienia w procesach biologicznego utleniania (H. Wieland 1912). Biochemia jako odrębna nauka zaczęła się krystalizować dopiero w latach 20. XX w. Punktem zwrotnym stało się odkrycie złożonej natury procesów zachodzących podczas pracy mięśni (G. Embden, O. Meyerhof, J. Parnas) i opisanie tego fizjologicznego zjawiska w postaci szeregu prostych równań chemicznych. W związku z szybkim rozwojem biochemii enzymów (enzymologia) w 1. połowie XX w. wyjaśniono przebieg wielu szlaków przemiany pośredniej, jak alkoholowa fermentacja, glikoliza, cykl Krebsa, mocznikowy cykl Krebsa, działanie łańcucha oddechowego, spalanie kwasów tłuszczowych. Lata 50. XX w. przyniosły wyjaśnienie biosyntezy puryn i pirymidyn — składników kwasów nukleinowych, oraz porfiryn — składników związków hemowych i chlorofili, a także biosyntezy polisacharydów i lipidów; w latach 60. odczytano kod genetyczny i zbadano podstawowe procesy biosyntezy białka. Lata 70. przyniosły znaczny postęp w badaniach nad podłożem biochemicznym przewodzenia bodźców nerwowych; poznano także wiele substancji (chalony, endorfiny, prostacykliny, tromboksany) syntetyzowanych w organizmach zwierząt i oddziałujących na przemiany biochemiczne i reakcje fizjologiczne. Wyjaśniono też ostatecznie (P. Mitchell) mechanizm fosforylacji oksydacyjnej, odpowiedzialny za przetwarzanie energii uwalnianej podczas oddychania tkankowego w energię chemiczną. W 1968–70 odkryto endonukleazy restrykcyjne (W. Arber, M. Meselson, H. Smith), co wraz z wcześniej wykrytymi polimerazami DNA oraz ligazą DNA dało początek szybko rozwijającym się: biologii molekularnej i genetyce molekularnej. Opracowanie technologii rekombinacji DNA pozwoliło na pozaustrojową syntezę wielu związków biologicznie czynnych (insulina, stafylokinaza) i doprowadziło do pierwszego, zakończonego powodzeniem, leczenia wrodzonego niedoboru enzymatycznego u człowieka (deaminaza adenozyny; terapia genowa) — problematyka ta (obok procesów dziedziczenia) zajmuje obecnie centralne miejsce w badaniach biochemicznych. Lata 80. i 90. przyniosły odkrycia m.in. białek G (A.G. Gilman, M. Rodbell), prionów (S. Prusiner), przemian metabolicznych cholesterolu (M.S. Brown, J.L. Goldstein) oraz roli cząsteczek tlenku azotu (NO) w układzie sercowo-naczyniowym (R.F. Furchgott, L.J. Ignarro, F. Murad).
Zadaniem współczesnej biochemii jest powiązanie w całość różnorodnych szlaków metabolicznych w komórce, tkankach, narządach i w całym organizmie. Rozwijana jest nadto biochemia porównawcza, mająca na celu wykrywanie odrębności biochemicznych różnych grup organizmów i ustalenie na tej podstawie genetycznych powiązań oraz dróg biochemicznej ewolucji. Biochemia obejmuje oprócz zagadnień teoretycznych także dziedziny praktyczne: wykrywanie metabolicznych odchyleń patologicznych (biochemia kliniczna, diagnostyka biochemiczna), poszukiwanie leków (biochemia farmakologiczna), badanie żywności (biochemia żywieniowa). Dla rozwoju polskiej biochemii wielkie zasługi położyli: B.H. Fudakowski — pierwszy profesor chemii fizjologicznej w Polsce, M. Nencki (odkrył podobieństwo budowy chlorofilu i hemoglobiny), K. Funk (odkrył witaminę B1), L. Marchlewski (badania chemii sacharydów i budowy chlorofilu), S. Przyłęcki (badania białek złożonych), J. Parnas i jego lwowska szkoła (biochemia mięśnia). Po II wojnie światowej biochemia w Polsce rozwinęła się dzięki T. Baranowskiemu, J. Blauth-Opieńskiej, A. Dmochowskiemu, B. Filipowiczowi, J. Hellerowi, L. Hirszfeldowi, W. Mozołowskiemu, W. Niemierce, S. Przesmyckiemu, D. Shugarowi, B. Skarżyńskiemu i wielu innym.
Bibliografia
A.L. LEHNINGER Biochemia Warszawa 1979;
L. STRYER Biochemia, Warszawa 1997;
P. KARLSON Zarys biochemii, t. 1–2, wyd. 5, Warszawa 1987.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia