Биохимия оформилась как самостоятельная научная дисциплина в конце XIX века. Её центральный предмет изучения — химический состав живых организмов, а также процессы образования, превращения и взаимодействия различных соединений внутри них. Эта наука исследует химические реакции, лежащие в основе жизнедеятельности.
Объекты и направления исследований
Одна из ключевых задач биохимии — выявление общих для всех живых существ химических процессов и веществ, а также определение уникальных особенностей, характерных для конкретных групп организмов или отдельных видов. В соответствии с объектом изучения выделяют биохимию человека, животных, растений и микроорганизмов. При этом открытия, сделанные в одной области, часто оказываются применимы и к другим, демонстрируя единство химических основ жизни.
Основные разделы биохимии
По методам и целям исследования биохимию традиционно делят на несколько крупных направлений.
Статическая биохимия занимается анализом и каталогизацией химического состава организмов. Например, в организмах животных были идентифицированы белки, углеводы, витамины и ферменты, а в растениях — витамины, дубильные вещества, эфирные масла, антибиотики, алкалоиды и гликозиды.
Динамическая биохимия изучает процессы преобразования и обмена веществ в организме, такие как брожение или фиксация атмосферного азота. Классические работы К. А. Тимирязева по фотосинтезу и химии хлорофилла, а также исследования его учеников в области биоокисления и белкового обмена заложили основы этого направления. Достижения динамической биохимии позволили широко внедрить антибиотики в медицину, наладить биосинтетическое производство различных веществ, а также научно подойти к вопросам хранения урожая, переработки сырья и повышения плодородия почв.
Функциональная биохимия определяет, какие конкретные химические вещества и механизмы лежат в основе различных жизненных функций. Она исследует роль ферментов и гормонов в ключевых процессах, влияние лекарств на организм и многое другое.
Великие открытия и практическое значение
Развитие биохимии привело к революционным открытиям в биологии. Было расшифровано строение белков и определена последовательность аминокислот в них. Объяснена фундаментальная роль нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в синтезе белков и передаче наследственной информации.
Уникальная структура белков и нуклеиновых кислот обеспечивает их высочайшую химическую активность. Эти молекулы выступают главными регуляторами и исполнителями всех метаболических процессов в живой клетке. Современное знание их строения открывает путь к управлению развитием организмов и созданию новых сортов растений и пород животных с заданными, полезными для человека свойствами.