Особенности биогенных веществ и биохимических превращений

Биологическая химия (биохимия) — наука о веществах, входящих в состав живых организмов, и о химических превращениях одних биогенных (синтезируемых живой природой) веществ в другие. Иными словами, биохимия — это органическая химия биогенных веществ. Биохимия изучает процессы, протекающие в организме, как in vivo (в живых системах), так и in vitro (в колбе). Провести четкие границы между биохимией и смежными науками, такими как биология клетки, анатомия, физиология, генетика и фармакология, достаточно сложно, и чаще всего эти границы весьма произвольны. Перекрывание этих областей знаний не случайно: зачастую у них общие объекты исследований, например нервная клетка, митохондрия и т. д., различны лишь подходы и методы изучения.

ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ БИОХИМИИ

Биохимия сформировалась в самостоятельную науку в XIX в. Принципиальное значение для развития биохимии имел первый синтез мочевины — вещества, являющегося конечным продуктом белкового обмена у большинства позвоночных и человека, проведенный Ф. Велером в 1828 г. и подорвавший существовавшие до этого представления о «жизненной силе», якобы участвующей в синтезе различных веществ, который происходит в организме. Внедрение в биологию идей и методов физики и химии, а также стремление объяснить различные биологические явления, такие как наследственность, изменчивость, мышечное сокращение, строением и свойствами биополимеров привело в середине XX в. к выделению из биохимии молекулярной биологии. Биохимия — одна из наук, входящих в комплекс, включающий физико-химическую биологию (совместно с молекулярной биологией), биофизику и биоорганическую химию.

Основной задачей биохимии является изучение химического состава живых организмов и химических процессов, лежащих в основе их жизнедеятельности.

Предметом изучения современной биохимии являются функции биологических систем. Связь между химическими и физическими явлениями, лежащими в основе этих функций, изучает физическая биохимия — количественная биохимия, основанная на теоретических и экспериментальных методах физической химии, которая определяет законы протекания химической реакции, ее скорость, выход продуктов в зависимости от свойств участвующих в ней веществ и условий протекания процесса. Биохимические реакции осуществляются только в водной среде, как правило, при низкой (для человека около 37 °С) и постоянной температуре.

В физической химии используемые для исследований методы анализа подразделяют на физические и химические. К физическим относятся методы, не разрушающие изучаемый объект и базирующиеся в основном на спектральных свойствах вещества. Разделы физической химии, положения которых применяются при исследованиях, — это термодинамика, химическая кинетика, строение вещества.

Химический анализ может быть качественным (т. е. отвечать на вопрос, из каких веществ состоит данная биологическая проба или объект) и количественным (сколько того или иного вещества находится в объекте или пробе). Химический анализ — это предмет изучения аналитической химии. При помощи количественного химического анализа было определено, например, что в человеке содержится около 10 кг сухого вещества.

Процессы, с которыми имеют дело биохимики, — одна из специфических форм протекания химических процессов. Главной особенностью биологических систем является высокий уровень их организации. Биохимия дает представление о том, как химические законы проявляются в таких высокоорганизованных системах.