Biokemio

Biokemio aŭ bioĥemio aŭ biologia ĥemio estas la scienco, kiu studas kemion en organismoj.

Biokemio aŭ, ekvivalente, biologia kemio estas branĉo de kemio, kiu klarigas la kemiajn fenomenojn de la vivaj estaĵoj.

El karbono (atomnumero 6, atompezo 12,01) konsistas ĉiu vivanta estaĵo. Biokemio esploras la funkciadon de la vivantaj estaĵoj - kies funkcia unuumo estas la ĉeloj - per la kombino de tiu elemento kun aliaj, precipe hidrogeno, oksigeno, nitrogeno, sulfuro kaj fosforo.

Historie, evoluis biokemio ekde la 18-a jarcento, kiam oni malkovris oksigenon (1772) kaj ties procezojn en vivaj estaĵoj.

En la postaj jardekoj oni identigis ankaŭ ureon (kiel malkombinaĵa produkto de proteinoj) kaj izolis glikogenon, hemoglobinon, nukleajn acidojn, enzimojn (nomo kreita en 1887). Estis ankaŭ klarigata la fenomeno de la alkohola fermentado. Biokemio rilatas al multaj fakoj, ekzemple metabol-studado, molekula biologio, genetiko, biofiziko, organika kemio, toksologio, farmakologio kaj tiel plu.

La historio de la biokemio 

Ĉe ĝia plej larĝa difino, biokemio povas esti vidita kiel studo de la komponentoj, kaj kunmetaĵo de porvivaĵaĵoj kaj kiel ili venas kune por iĝi vivo, kaj la antaŭhistorio de biokemio povas tial iri reen ĝis la malnovgrekoj. Tamen, biokemio kiel specifa scienca disciplino havas sian komencon iam en la 19-a jarcento, aŭ iomete pli frue, depende el kiu aspekto de biokemio estas enfokusigita. Kelkaj argumentis, ke la komenco de biokemio eble estis la eltrovo de la unua enzimo, diastazo (hodiaŭ nomita amelazo), en 1833 fare de Anselme Payen, dum aliaj konsideris la unuan pruvon fare de Eduard Buchner de kompleksa biokemia procezalkohola fermentado en ĉel-liberaj eltiraĵoj en 1897 kiel la naskiĝo de biokemio. Kelkaj montros tiun komencon al la influa verko de 1842 fare de Justus von Liebig, nome Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie, kiu prezentis kemian teorion de metabolo, aŭ eĉ pli frue al la 18-a-jarcentaj studoj pri fermentado kaj spirado fare de Antoine Lavoisier. Multaj aliaj pioniroj en la kampo kiuj helpis malkovri la tavolojn de komplekseco de biokemio estis proklamitaj fondintoj de moderna biokemio, ekzemple Emil Fischer pro sia laboro pri la kemio de proteinoj, kaj F. Gowland Hopkins pri enzimoj kaj la dinamika naturo de biokemio.

La esprimo "biokemio" mem estas derivita de kombinaĵo de la nomoj de biologio kaj kemio. En 1877, Felix Hoppe-Seyler uzis la esprimon (Biokemie en la germana) kiel sinonimon por fiziologia kemio en la antaŭparolo al la unua numero de Zeitschrift für Physiologische Chemie (Ĵurnalo de Fiziologia Kemio) kie li argumentis por la scenaro supren de institutoj dediĉitaj al tiu kampo de studo. La germana apotekisto Carl Neuberg tamen estas ofte citita kiel kreinto de la vorto en 1903, dum kelkaj konsideris tion al Franz Hofmeister.

Estis siatempe ĝenerale kredite, ke vivo kaj ĝiaj materialoj havas iun esencan posedaĵon aŭ substancon (ofte referita kiel la "vivprincipo") aparta de tio trovebla en ne-vivanta materio, kaj laŭsupoze ke nur vivantaj estaĵoj povas produkti la molekulojn de vivo. Poste, en 1828, Friedrich Wöhler publikigis artikolon pri la sintezo de ureo, pruvante ke organikaj substancoj povas esti kreitaj artefarite. Ekde tiam, biokemio avancis, precipe ekde la mezo de la 20-a jarcento, kun la evoluo de novaj teknikoj kiel ekzemple kromatografio, rentgen-difraktaĵo, duobla polusiĝinterfermometrio, NMR-spektroskopio, radioizotopa etikedado, elektronmikroskopio, kaj molekuldinamikaj simulaĵoj. Tiuj teknikoj enkalkulis la eltrovaĵon kaj detaligis analizon de multaj molekuloj kaj metabolajn procezojn de la ĉelo, kiel ekzemple glikolizo kaj la Krebs-ciklo (ciklo de Krebs).

Alia signifa historia okazaĵo en biokemio estas la eltrovo de la geno kaj ĝia rolo en la translokigo de informoj en la ĉelo. Tiu parto de biokemio ofte estas nomita molekula biologio. En la 1950-aj jaroj, James Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin, kaj Maurice Wilkins ludis ŝlosilan rolon en solvado de DNA-strukturo kaj sugestado de ĝia rilato kun genetika translokigo de informoj. En 1958, George Beadle kaj Edward Tatum ricevis la Nobel-premion pro sia laboro pri fungoj montranta ke unu geno produktas po unu enzimon. En 1988, Colin Pitchfork estis la unua persono juĝita pro murdo pere de konstato de DNA indico, kio okazigis la kreskon de krimmedicina scienco. Pli lastatempe, Andrew Z. Fire kaj Craig C. Mello ricevis la 2006-datitan nobelpremion pro malkovrado de la rolo de RNA-interfero (RNAi), en la senbruigo de genesprimo.

La Vivaforcismo 
La unuaj biokemiistoj kredis ke ĉia biomolekuloj havis vivaforcon. Ili diris ke nur la vivaĵoj havas vivaforcon, kaj nur la viveroj povas fari biomolekulojn. Ili estis malpravaj. En 1828 Friedrich Wöhler eldonis la dokumenton , kiu diras ke li faris ureon de HNC el NH3. Li malpruvis Vivaforcismon per ĉi tiu documento.

Startmaterialoj: la kemiaj elementoj de vivo 
Ĉirkaŭ du dekduoj de la 92 nature ekzistantaj kemiaj elementoj estas esencaj al diversaj specoj de biologia vivo. La plej multaj raraj elementoj sur la Tero ne estas bezonataj por la vivo (escepte seleno kaj jodo), dum kelkaj komunaj (aluminio kaj titanio) ne estas uzataj. La plej multaj organismoj kunhavas elementajn bezonojn, sed ekzistas kelkaj diferencoj inter plantoj kaj bestoj. Ekzemple, oceanaj algoj uzas bromon, sed terplantoj kaj bestoj ŝajnas bezoni neniun. Ĉiuj bestoj postulas natrion, sed kelkaj plantoj ne faras tion. Plantoj bezonas boron kaj silicion, sed bestoj ne bezonas (aŭ eble povas bezoni nur ultra-malgrandajn kvantojn).

Nur ses elementoj - karbono, hidrogeno, nitrogeno, oksigeno, kalcio, kaj fosforo - konsistigas preskaŭ 99% de la maso de vivantaj ĉeloj, inkluzive de tiuj en la homa korpo. Aldone al la ses plej gravaj elementoj kiuj komponas la plej grandan parton de la homa korpo, homoj postulas pli malgrandajn kvantojn de eventuale 18 pliaj.

La malkovro de la DNA 
DNA estas desoksiribonukleata acido. En 1953 Francis Crick kaj James Watson, danke al la bildoj faritaj de Rosalind Franklin kaj Raymon Gosling, proponis en la scienca gazeto Nature, ke DNA-strukturo estis du-helica, kun nitrogenaj bazoj duope aranĝitaj. Samtempe, Maurice Wilkins publikigis similan ideon, kies bazo estis diversaj envivaj eksperimentoj, kiujn li faris. Pro tio ĉi, Watson, Crick kaj Wilkins ricevis la 1962an Nobel-premion pri medicino. Bedaŭrinde, Rosalind Franklin ne estis premiebla, pro tio, ke ŝi mortis en 1958 (Nobel-premio, laŭ ĝiaj reguloj, ne estas ricevebla postmorte). En 1957 Crick proponis la centran dogmon de molekula biologio, kiu stabiligas, ke la sekvenca informo moviĝas el DNA ĝis proteino, sed ne male. Tio ĉi signifas, ke DNA transskribiĝas al RNA (aŭ replikas al alia DNA), kaj RNA tradukiĝas (per proteina sintezo) al proteinoj.

Biomolekuloj 
Ekzistas multaj tipoj de biomolekuloj.

Sukeroj 

La sukeroj estas faritaj de karbonoj kun oksigenoj kaj hidrogenoj.

Lipidoj 
Ĉiu el la naturaj esteroj el alkoholo kaj grasa acido, eventuale kombinataj kun alispecaj molekuloj, kaj ĉiu el anologaj naturaj substancoj enakve ne solveblaj : grasaj acidoj, esteroj de glicerolo, sfingolipodoj, longmolekulaj alkoholoj, vaksoj, terpenoj, steroidoj, vitaminoj A, D kaj E, karotinoidoj kaj similaj.

Kelkaj famaj biokemiistoj 

 Eduard Buchner
 Erwin Chargaff
 Gerty Theresa Cori
 Gertrude B. Elion
 Carol Greider
 Robert W. Holley
 Robert Huber
 Hans Adolf Krebs
 János Ladik
 Ábel Lajtha
 Kálmán Laki
 Robert Lefkowitz
 László Lóránd
 Adolf Mayer
 Alister Edgar McGrath
 Marshall Warren Nirenberg
 Christiane Nüsslein-Volhard
 Irwin Rose
 Frederic Vester

Vidu ankaŭ 

 Molekula biologio
 Molekuloj (libro)

Notoj kaj referencoj

Bibliografio 
 Amsler, Mark (1986). The Languages of Creativity: Models, Problem-solving, Discourse. University of Delaware Press. ISBN 978-0-87413-280-9.
 Ben-Menahem, Ari (2009). Historical Encyclopedia of Natural and Mathematical Sciences Historical Encyclopedia of Natural and Mathematical Sciences by Ari Ben-Menahem. Berlin: Springer. Springer. p. 2982. Bibcode:2009henm.book.....B. ISBN 978-3-540-68831-0.
 Burton, Feldman (2001 The Nobel Prize: A History of Genius, Controversy, and Prestige. Arcade Publishing. ISBN 978-1-55970-592-9.
 Butler, John M. (2009). Fundamentals of Forensic DNA Typing. Academic Press. ISBN 978-0-08-096176-7.
 Clarence, Peter Berg (1980). The University of Iowa and Biochemistry from Their Beginnings. ISBN 978-0-87414-014-9.
 Edwards, Karen J.; Brown, David G.; Spink, Neil; Skelly, Jane V.; Neidle, Stephen (1992). "Molecular structure of the B-DNA dodecamer d(CGCAAATTTGCG)2 an examination of propeller twist and minor-groove water structure at 2·2Åresolution". Journal of Molecular Biology. 226 (4): 1161–1173. doi:10.1016/0022-2836(92)91059-x. PMID 1518049.
 Fiske, John (1890). Outlines of Cosmic Philosophy Based on the Doctrines of Evolution, with Criticisms on the Positive Philosophy, Volume 1. Boston and New York: Houghton, Mifflin. Retrieved 16 February 2015.
 Hamblin, Jacob Darwin (2005). Science in the Early Twentieth Century: An Encyclopedia. ABC-CLIO. ISBN 978-1-85109-665-7.
 Helvoort, Ton van (2000). Arne Hessenbruch (eld.). Reader's Guide to the History of Science. Fitzroy Dearborn Publishing. ISBN 978-1-884964-29-9.
 Holmes, Frederic Lawrence (1987). Lavoisier and the Chemistry of Life: An Exploration of Scientific Creativity. University of Wisconsin Press. ISBN 978-0-299-09984-8.
 Horton, Derek, eld. (2013). Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, Volume 70. Academic Press. ISBN 978-0-12-408112-3.
 Hunter, Graeme K. (2000). Vital Forces: The Discovery of the Molecular Basis of Life. Academic Press. ISBN 978-0-12-361811-5.
 Kauffman, George B.; Chooljian, Steven H. (2001). "Friedrich Wöhler (1800–1882), on the Bicentennial of His Birth". The Chemical Educator. 6 (2): 121–133. doi:10.1007/s00897010444a.
 Kleinkauf, Horst; Döhren, Hans von; Jaenicke Lothar (1988). The Roots of Modern Biochemistry: Fritz Lippmann's Squiggle and its Consequences. Walter de Gruyter & Co. p. 116. ISBN 978-3-11-085245-5.
 Krebs, Jocelyn E.; Goldstein, Elliott S.; Lewin, Benjamin; Kilpatrick, Stephen T. (2012). Essential Genes. Jones & Bartlett Publishers. ISBN 978-1-4496-1265-8.
 Nielsen, Forrest H. (1999). Maurice E. Shils; et al. (eds.). Ultratrace minerals; Modern nutrition in health and disease. Baltimore: Williams & Wilkins. pp. 283–303. hdl:10113/46493.
 Rayner-Canham, Marelene F.; Rayner-Canham, Marelene; Rayner-Canham, Geoffrey (2005). Women in Chemistry: Their Changing Roles from Alchemical Times to the Mid-Twentieth Century. Chemical Heritage Foundation. ISBN 978-0-941901-27-7.
 Sen, Chandan K.; Roy, Sashwati (2007). "MiRNA: Licensed to Kill the Messenger". DNA and Cell Biology. 26 (4): 193–194. doi:10.1089/dna.2006.0567. PMID 17465885.
 Tropp, Burton E. (2012). Molecular Biology (4a eld.). Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-1-4496-0091-4.
 Ziesak, Anne-Katrin; Cram Hans-Robert (1999). Walter de Gruyter Publishers, 1749–1999. Walter de Gruyter & Co. ISBN 978-3-11-016741-2.