緒論生物化學

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生物化學及其重要性的介紹

生物化學，也稱為生物化學，是研究生物體內部和周圍化學過程的科學分支。

它也可以定義為生物科學的一個分支，涉及研究涉及生物分子（如核酸、蛋白質、脂類和碳水化合物）的生化反應。它也被認為是有機化學的一個混合分支，專門研究活細胞內的化學過程和化學轉化。

化學過程是指反應物發生反應形成產物的過程。這種機制也稱為轉化。

任何屬於分子和活細胞大小範圍，以及它們之間相互作用的內容，都被認為是在生物化學領域進行研究的。自然界中主要有6種元素結合形成蛋白質、核酸、碳水化合物和脂類等大分子。這些是：

• 氧 - 65%

• 碳 - 18%

• 氫 - 10%

• 氮 - 3%

• 鈣 - 2%

• 其他元素 - 2%

這些生物分子結合形成細胞內部的複雜細胞器，稱為生物體的結構和功能單位。

以以下例子為例，研究蛋白質的生物化學：

以紅細胞中的血紅蛋白分子為例，生物化學家將其視為蛋白質分子，並關注其結構，甚至關注該蛋白質的微小成分。血紅素是血紅蛋白的組成部分，具有中心的鐵原子和周圍的卟啉環。此處的 Fe 原子有助於氧氣與紅細胞的結合。

生物化學家還會觀察形成這種蛋白質的蛋白質和 DNA 序列。他們還研究這些蛋白質的功能，並透過使用酶和受體觀察它們的效能。生物化學家還將研究由於蛋白質功能改變而對生物體造成的影響。在這種情況下，異常紅細胞會導致鐮狀細胞性貧血。不僅關注其異常，而且這些人還會尋找導致疾病的 DNA 突變。

與用於實驗的緩衝液不同，生物體中的細胞環境充滿了細胞器、生物分子等。因此，生物化學家在進行實驗時必須考慮細胞內的濃度。

瞭解蛋白質的生命週期也涉及生物化學研究。生命週期涉及以下步驟。

• 首先，m-RNA 在核糖體中翻譯成蛋白質，形成新生多肽鏈（未摺疊的氨基酸鏈）。

• 在分子伴侶的幫助下發生蛋白質摺疊，形成功能性摺疊結構。

• 蛋白質摺疊結構降解，使用蛋白酶和蛋白酶體產生小片段。

• 然後，這些小的構建塊用於合成複雜天然產物，例如透過模板驅動的聚合反應合成的抗生素。

我們在生物化學中學習什麼？

必須在分子水平上研究生命才能真正理解其重要性。透過研究生物化學可以瞭解的一些主要機制包括以下內容。

• 初級代謝 - 包括核酸在蛋白質合成中的作用、蛋白質在結締組織中的結構作用和作為酶的功能作用，以及脂類和碳水化合物在生物膜中的作用。

• 生物分子的結構和功能。

• 生物分子的生化特性和相互作用。

• 遺傳物質及其生物化學的研究。

• 研究主要元素（C、H、P、S、N 和 O）和其他一些離子在形成整個生物體中的重要性。

• 我們可以研究細胞成分（如酶、細胞器等）和生物分子的結構和功能。

方法和工具

• 用於大分子結構發現的方法 - X 射線晶體學、電子顯微鏡、核磁共振波譜。

• 其他生物資訊學工具 - BLAST。

• 熒光 - 使用綠色熒光蛋白進行蛋白酶體、小分子等在蛋白質合成過程中的研究。

• 動力學研究 - 穩態動力學，包括使用過量底物等對酶進行多次轉換；預穩態動力學，包括觀察反應的初始時刻，例如透過限制底物進行單次轉換。

• 核糖體或蛋白質純化方法。

• 測定方法的開發，包括不同的分析方法 - 蛋白的蛋白質印跡、免疫沉澱、放射性、親和力測量等。

生物化學的應用

生物化學科學主要有助於研究以下領域。

• 農業：作物栽培、殺蟲劑和除草劑。

• 營養：確保細胞正常功能所需的足夠營養。

• 醫學：複雜的細胞環境和分子機制有助於治癒疾病，人類的轉化機制。

• 治療：疾病的診斷和治療，臨床測試。

結論

生物化學是一門主要研究生物化學方面的科學學科。這也包括研究生物體在分子水平上發生的生物過程。生物化學主要關注核酸、蛋白質、脂類和碳水化合物等大分子。

透過觀察細胞內部的所有這些內容，生物化學成為藥物發現途徑中的一個重要步驟。生物化學還與遺傳學、分子生物學、藥理學、病理學、微生物學、結構生物學、化學等其他科學分支相關。