உயிர்வேதியியல்

உயிர்வேதியியல் (Biochemistry) என்பது உயிரினங்களுக்குள்ளும் உயிரினங்கள் தொடர்பாகவும் நிகழும் வேதியியல் செயல் முறைகள் பற்றிய அறிவியல் துறை ஆகும் .. உயிர்வேதியியல் சமிக்ஞையால் கிடைக்கும் தகவல்களைக் கட்டுப்படுத்துவதனாலும், வளர்சிதை மாற்றத்தின் மூலமும் கிடைக்கும் வேதியியல் ஆற்றலினாலும், உயிர்வேதியியல் செயல்முறைகள் வாழ்க்கையின் சிக்கலான நிலைக்குத் தள்ளப்படுகின்றன. இருபதாம் நூற்றாண்டின் கடைசி பத்தாண்டுகளில்  உயிர் நிகழ்முறைகளை விளக்குவதில் உயிவேதியியல் பெரும் வெற்றி கண்டுள்ளது எனலாம். இதனால் தாவரவியல் முதற்கொண்டு மருத்துவம்  வரை மரபியல் உள்ளிட்ட பல்வேறு வாழ்வியல் துறைகளில் உயிர்வேதியல் ஆய்வுகள் நடந்தவண்ணம் உள்ளன. உயிரணுக்களில் நிகழும் செயற்பாடுகளில் உயிரிய மூலக்கூறுகள் எவ்விதம் பங்கேற்கின்றன என்பது குறித்த புரிதல்களை நோக்கி ஆராய்வதே தற்கால உயிவேதியியல் துறையின் முதன்மைப் பணியாக உள்ளது . இத்தகு ஆய்வுகள் மூலம் திசுக்கள், உறுப்புகள் ஏன் ஓர் உயிரினத்தைப் பற்றி முழுமையாக அறிந்து கொள்வதற்கும், படிப்பதற்கும் வழி கிடைக்கிறது . இவையெல்லாம் உயிரியல் துறையின் மூலமே நமக்குக் கிடைக்கின்றன.

உயிர் வேதியியல் துறை மூலக்கூறு உயிரியலுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையது ஆகும். டி.என்.ஏவில் குறியாக்கப்பட்டுள்ள மரபணு தகவல்களின் மூலக்கூறு வழிமுறைகளை ஆய்வதன் விளைவாக வாழ்க்கைச்  செயல்முறைகளில் விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன .பயன்படுத்தப்படும் சொற்களின் சரியான வரையறையைப் புரிந்துகொள்வதைப் பொறுத்து மூலக்கூறு உயிரியல் என்பது உயிர்வேதியியலின் ஒரு பிரிவு என்றும் அல்லது உயிர் வேதியியல் என்பது மூலக்கூறு உயிரியலை ஆய்வு செய்யக்கூடிய ஒரு கருவியாக உயிர் வேதியியல் கருதப்படுகிறது. அல்லது உயிர் வேதியியல் பிரிவின் ஒரு கிளையாக மூலக்கூற்று உயிரியல் கருதப்படுகிறது.

புரதங்கள், கார்போவைதரேட்டுகள், நியூக்ளிக் அமிலங்கள் மற்றும் லிப்பிடுகள் உள்ளிட்ட உயிரியல் பெருமூலக்கூறுகளின் கட்டமைப்பு, செயல்பாடுகள், இடைவினைகள் ஆகியவற்றுடன் உயிர்  வேதியியல் துறையின் பெரும்பகுதி தொடர்பு கொண்டுள்ளது . இப்பெருமூலக்கூறுகளே உயிர்வாழ்க்கைக்கு ஆதாரமான செல்களின் கட்டமைப்பைக்கும் அவற்றின் செயல்பாட்டிற்கும் முக்கியமானவை என்பது அறியப்பட்ட ஓர் உண்மையாகும். உயிரின் அடிப்படை அலகான செல்லின் வேதியியல் சிறிய மூலக்கூறுகள் மற்றும் அயனிகளின் வினைகளையும் சார்ந்துள்ளது. கனிம வேதியியல் சார்ந்த நீர் மற்றும் உலோக அயனிகள், அல்லது கரிம வேதியியல் சார்ந்த புரதங்களைத் தொகுக்கப் பயன்படும் அமினோ அமிலங்கள் ஆகியனவற்றை உதாரணமாகக் கூறலாம் . உயிரணுக்கள் தங்கள் சூழலிலிருந்து இரசாயன வினைகளால் பெறப்படும் ஆற்றலை எவ்வாறு இயக்குகின்றன என்பதே வளர்சிதைமாற்றம் என்று அறியப்படுகிறது. உயிர்வேதியியல் கண்டுபிடிப்புகள் அனைத்தும் மருத்துவம், விவசாயம், ஊட்டச்சத்து ஆகியவற்றில் முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மருத்துவத்தில், உயிர்வேதியலாளர்கள் நோய்களுக்கான காரணங்கள் மற்றும் சிகிச்சை குணங்களை ஆய்வு செய்கிறார்கள் . ஊட்டச்சத்தில் ஆரோக்கியத்தை பராமரிப்பது எப்படி மற்றும் ஊட்டச்சத்து குறைபாடுகளின் விளைவுகளை எவ்வாறு ஆய்வு செய்வது என்பது மையமாகிறது .வேளாண்மையில், உயிர்வேதியியலாளர்கள் மண் மற்றும் உரங்களை ஆய்வு செய்து பயிர் சாகுபடி, பயிர் சேமிப்பு மற்றும் பூச்சி கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளைக் கண்டறிய முயற்சிக்கின்றனர்.

வரலாறு 

உயிரினங்களின் பகுதிகள் மற்றும் அவற்றின் பகுதிக்கூறுகள் ஆகியனவற்றை விளக்குவதாகவும், அவை எவ்வாறு ஒருங்கிணைந்து உயிர்வாழ்க்கைக்கு அவசியமாகிறது என்பதை விளக்குவதாகவும் உயிர்வேதியியலை அதன் பரந்த வரையறையில் பார்க்க முடிகிறது. இதனால்  உயிர் வேதியியலின் வரலாறானது பண்டைய கிரேக்கர்கள் காலம் முதல் தொடங்குவதாகக் கொள்ளலாம் . இருப்பினும் உயிர் வேதியியல் துறையானது ஒரு குறிப்பிட்ட தனி விஞ்ஞானப் பிரிவு என 19 ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பம் அல்லது அதற்குச் சிலகாலம் முன்னர் ஆரம்பிக்கின்றது என்ற கருத்தும் உண்டு. உயிர் வேதியியலின் எந்த அம்சம் கவனம் செலுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதை பொறுத்து இத்தொடக்கம் உள்ளது. 1833 ஆம் ஆண்டில் அன்செல்ம் பேயன் என்பவர் டையசுடேசு என்ற முதலாவது நொதியைக் (தற்காலத்தில் அமைலேசு என அழைக்கப்படுகிறது) கண்டுபிடித்த நாள் முதலாகவே உயிர்வேதியியலின் வரலாறு தொடங்குவதாக சிலர் வாதிடுகின்றனர் . சிக்கலான உயிர்வேதியியல் செயல்முறையான செல்களற்ற ஆல்ககால் நொதித்தல் பற்றிய எட்வர்டு பக்னரின் 1897 ஆம் ஆண்டின் விளக்கத்திலிருந்து தொடங்குவதாக வேறுசிலர் கருதுகின்றனர் . 1842 ஆம் ஆண்டின் முதல் கால கட்டத்தில் யசுடசு வோன் லைபிக்கின் விலங்கு வேதியியல், அல்லது கரிம வேதியியல் மற்றும் உடலியல்,நோயியலில்  வளர்சிதைமாற்றத்தின் பயன்பாடு பற்றிய ஆய்வுகளே உயிர்வேதியியலின் தொடக்கம் என்றும் சிலர் கூறுகின்றனர் .  வேதியியல், அன்டோயின் இலெவாய்சியரின்  நொதித்தல் மற்றும் சுவாசம் பற்றிய ஆய்வுகளை முன்னிறுத்தி உயிர்வேதியியலின் தொடக்கம் 18 ஆம் நூற்றாண்டு என்ற வாதமும் உண்டு . உயிர்வேதியியலின் சிக்கல்களைத் தெரிந்துகொள்ள உதவிய  பல முன்னோடிகள் நவீன உயிர்வேதியியலின் நிறுவனர்கள் தாங்களே எனப் பிரகடனப்படுத்தியுள்ளனர், புரதங்களின் வேதியியல் பற்றிய ஆய்வில் ஈடுபட்ட எமில் பிசர்  மற்றும் நொதிகளுக்கும் உய்ர்வேதியியலுக்குமான தொடர்பை ஆய்ந்த எஃப். கோவ்லாண்ட் ஆப்கின்சு  ஆகியோரை உதாரணமாகக் கூறலாம்.

உயிர் வேதியியல் என்பது உயிரியல் மற்றும் வேதியியல் ஆகியவற்றின் கலவையாகும். 1877 ஆம் ஆண்டில், ஃபெலிக்சு ஆப்பே-செய்லர் என்ற செருமன் உயிர்வேதியியலாளர்  ஒரு பத்திரிகையின் முன்னுரையில் உடற்கூறியல் வேதியியல் என்ற சொல்லுக்குச் சமமானப் பொருள் கொண்ட ஒரு சொல்லாக உயிர் வேதியியலைப் பயன்படுத்தினார். அங்கு இதற்காக அர்ப்பணிக்கப்பட்ட   நிறுவனங்களை அமைப்பதற்காகவும் இவர் வாதிட்டார் . செருமன் வேதியியலாளர் 1903 ஆம் ஆண்டில் இச்சொல்லை உருவாக்கியதாகச் சொல்லப்படுகிறது ,. சிலர் பிரான்சு ஆப்மெய்சுடர் இதை உருவாக்கியதாகவும் கூறுவர் .

உயிரும் அது சார்ந்த பிறவும் சில அத்தியாவசியமான சொத்து அல்லது பொருளை பெற்றிருந்ததாக நம்பப்பட்டது. இதைப் பெரும்பாலும் "முக்கிய கொள்கை" என்று குறிப்பிட்டனர், அது அல்லது அப்பொருள் உயிரற்ற பொருட்களிலிருந்து வேறுபட்டது என்றும்  பொதுவாக உயிர் வாழும் உயிரினமே இத்தகைய  மூலக்கூறுகளை உருவாக்க முடியும் என்றும் நம்பப்பட்டது . பின்னர், 1828 ஆம் ஆண்டில் பிரீடரிக் வோலர்  யூரியாவைச் செயற்கை முறையில் தொகுத்தது  கரிம சேர்மங்களை செயற்கை முறையில் உருவாக்கடலாம் என்று நிருபித்து ஒரு ஆய்வுக் கட்டுரையில் வெளியிட்டார் . அப்போதிலிருந்து குறிப்பாக 20 ஆம் நூற்றாண்டின் மையப்பகுதியிலிருந்து, உயிர்வேதியியல் பிரிவு நன்றாக வளர்ந்து வருகிறது. வண்ணப்படிவுப் பிரிகை, எக்சு கதிர்ப் படிகவியல், இரட்டை ஒளிமுனைவாக்கத் தலையீடு, அணுக்கருக் காந்த ஒத்திசைவு நிறமாலையியல், கதிரியக்க ஐசோடோப்பு அடையாளமிடல், எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி, மூலக்கூற்று இயங்கியல் ஒப்புருவாக்கம் உள்ளிட்ட பல்வேறு உயிர் வேதியியல் தொழில் நுட்பங்கள் வளர்ந்து வருகின்றன. கிளைக்கால் பகுப்பு, கிரெப்சு சுழற்சி (சிட்ரிக் அமில சுழற்சி) போன்ற உயிரணுக்களின் செயல்கலையும்  மூலக்கூறுகளின் வளர்சிதை மாற்ற வழிமுறைகளையும் விரிவாக ஆராய்வதற்கு  இவ்வளர்ச்சி உதவுகிறது.

உயிர் வேதியியலில் நிகழ்ந்த மற்றொரு குறிப்பிடத்தக்க வரலாற்று நிகழ்வானது மரபணு கண்டுபிடிப்பும் அவை செல்லில்  தகவல்களை பரிமாற்றுவதில் ஆற்றும் பங்கும் ஆகும். உயிரியக்கவியலின் இந்த பகுதி பெரும்பாலும் மூலக்கூறு உயிரியல் என்று அழைக்கப்படுகிறது . 1950 களில் யேம்சு டி வாட்சன், பிரான்சிசு கிரிக், ரோசலிண்டு பிராங்க்ளின், மௌரிசு விக்கின்சு முதலியோர் டி.என்.ஏ. வின் கட்டமைப்பு பற்றியும் தகவல் பரிமாற்றத்தில் அவற்றுக்கும் மரபணுக்களும் இடையிலான உறவை கண்டறிய முற்பட்டனர் . 
1958 ஆம் ஆண்டில், யார்சு பீடில் மற்றும் எட்வர்ட் டாட்டம் ஆகியோர் பூஞ்சைகளைக் குறித்த ஆய்வுக்காக நோபல் பரிசைப் பெற்றனர், ஒரு மரபணு ஒரு நொதியத்தை உற்பத்தி செய்கிறது என்பதை இவ்ர்கள் கண்டறிந்தனர் .1988 ஆம் ஆண்டில், கொலின் பிட்ச்ஃபர்க்  என்பவர் டிஎன்ஏ சான்றுகளால் கொலை செய்தவர் என்று தீர்ப்பளிக்கப்பட்ட முதல் நபராக இருந்தார், இது தடயவியல் விஞ்ஞான வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்தது  சமீபத்தில், ஆண்ட்ரூ இசட் ஃபயர் மற்றும் கிரெய்க் சி. மெல்லோ என்பவர்கள் 2006 ஆம் ஆண்டுக்கான நோபல் பரிசு பெற்றனர். ஆர்.என்.ஏ குறுக்கீடு குறித்த ஆய்வுக்காக இவர்களுக்கு இப்பரிசு வழங்கப்பட்டது .

மனித உடலிலுள்ள தனிமங்கள் 

இயற்கையாகக் கிடைக்கும் 92 இரசாயனத் தனிமங்களில் இரண்டு டசன் தனிமங்கள் உயிரியல் வாழ்வின் பல்வேறு வகைகளுக்கு அத்தியாவசியமானவையாக உள்ளன. பூமியில் கிடைக்கும் மிக அரிதான தனிமங்கள் உயிரினம் உருவாகத் தேவைப்படாமல் இருக்கின்றன. (விதிவிலக்குகள் செலினியம் மற்றும் அயோடின்) இதேபோல சில பொதுவானத் தனிமங்களும் (அலுமினியம் மற்றும் தைட்டானியம்) பயன்படுத்தப்படவில்லை. பெரும்பாலான உயிரினங்கள் தனிமங்களின் தேவையை பகிர்ந்து கொள்கின்றன.  ஆனால் இதில் தாவரங்கள் மற்றும் விலங்குகளுக்கு இடையில் சில வேறுபாடுகள் உள்ளன. உதாரணமாக கடல் பூஞ்சைகள் புரோமின் தனிமத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனால் நிலவாழ் தாவரங்களுக்கு இந்தத் தேவை இல்லை. எல்லா விலங்குகளுக்கும் சோடியம் அவசியமாகிறது ஆனால் சில தாவரங்களுக்கு அத்தேவையில்லை. தாவரங்களுக்கு போரானும் சிலிக்கானும் தேவைப்படுகின்றன. ஆனால் விலங்குகளுக்கு இத்தனிமங்களின் தேவை இல்லை அல்லது மிக நுண்ணிய அளவு மட்டும் தேவைப்படுவதாக உள்ளது. 
 
கார்பன், ஐதரசன், நைட்ரசன், ஆக்சிசன், கால்சியம் மற்றும் பாசுபரசு உள்ளிட்ட ஆறு தனிமங்கள் மட்டுமே உயிரினங்களில் உள்ளடங்கியிருக்கும் 99 சதவிகிதமான உயிரினங்களை உற்பத்தி செய்கின்றன. மனித உடலைப் பொறுத்தவரை இந்த ஆறு தனிமங்களுடன் கூடுதலாக 18 தனிமங்கள் தேவைப்படுகின்றன .

உயிர் மூலக்கூறுகள் 

கார்போவைதரேட்டுகள், கொழுப்புகள், புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்கள் என்ற நான்கு வகையான உயிர்வேதியியல் வகைப்பாடுகள் இத்துறையில் முக்கியமானவையாகக் கருதப்படுகின்றன . பல உயிரியல் மூலக்கூறுகள் பாலிமர்கள் எனப்படும் பலபடிகளாக உள்ளன. ஒற்றைப்படிகள் என்பவை நுண்ணிய மூலக்கூறுகளாகும். இச்சிறிய மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணைந்து பலபடிகள் எனப்படும் பெரு மூலக்கூறுகளை உருவாக்குகின்றன. இவ்வாறு சிறிய மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணைந்து உயிரியல் பலபடியாகத் தொகுக்கப்படுகையில் அவை பொதுவாக நீர்நீக்கச் செயல்முறையில் ஈடுபடுகின்றன. பல்வேறு வகையான பெருமூலக்கூறுகள் ஒன்றாக இணைந்து உயிரியல் நடவடிக்கையை மேற்கொள்கின்றன.

கார்போவைதரேட்டுகள் 

ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் கட்டமைப்பை வழங்குவது  உள்ளிட்டவை கார்போவைதரேட்டின் செயல்பாடுகளாகும். சர்க்கரைகளே கார்போவைதரேட்டுகளாகும், ஆனால் அனைத்து கார்போவைதரேட்டுகளும் சர்க்கரைகள் இல்லை. வேறு எந்த வகையான உயிரி மூலக்கூறுகளைக் காட்டிலும் பூமியில் அதிகமாகக் காணப்படுவது  கார்போவைதரேட்டுகளேயாகும். இவை எரிசக்தியையும் மரபணுத் தகவலையும் சேமித்து வைக்கின்றன. மேலும், செல்களுக்கிடையில்  பரசுபர தகவல்தொடர்புகளுக்கும் இவை முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன.
 
கார்போவைதரேட்டுகளில் எளிய வகையாகக் கருதப்படுவது ஒற்றைச் சர்க்கரைகளாகும். கார்பன், ஐதரசன்ன் மற்றும் ஆக்சிசன் ஆகிய தனிமங்களால் இவை ஆக்கப்பட்டுள்ளன. பெரும்பாலும் 1: 2: 1 என்ற விகிதத்தில் CnH2nOn, என்ற பொது வாய்ப்பாட்டுடன் இவை உருவாகின்றன. இங்கு n குறைந்த பட்சம் 3 ஆக இருக்கும். குளுக்கோசு (C6H12O6) என்ற ஒற்றைச் சர்க்கரை மிக முக்கியமான கார்போவைதரேட்டுகளில் ஒன்றாகும் . பிரக்டோசு (C6H12O6), டியாக்சிரிபோசு சர்க்கரை முதலியன பொதுவாக பழங்களின் இனிப்பு சுவையுடன் தொடர்புடையதாகும். ஓர் ஒற்றைச் சர்க்கரை திறந்த நிலை அமைப்பிலிருந்து அச்சர்க்கரையிலுள்ள கார்பனைல் குழு மற்றும் ஐதராக்சில் குழுவின் உட்கருகவர் கூட்டுவினைகளால் வளைய அமைப்பிற்கு மாறமுடியும். இவ்வினையில் கார்பன் அணுக்களால் ஆன வளையம் உருவாக்கப்பட்டு ஆக்சிசன் அணுவால் மூடப்படுகிறது. நேரியல் அமைப்பில் இடம்பெற்றுள்ள ஆல்டோசு அல்லது கீட்டோசைப் பொறுத்து எமியசிட்டால் அல்லது எமிகீட்டால் தொகுதி உருவாகிறது. இவ்வினை எளிமையாக மீள்வினையாக மாறி அசல் திறந்த சங்கிலி வடிவத்தை அடைகிறது 

.

மேற்கோள்கள்

புற இணைப்புகள் 

 
 The Virtual Library of Biochemistry, Molecular Biology and Cell Biology
 Biochemistry, 5th ed. Full text of Berg, Tymoczko, and Stryer, courtesy of National Center for Biotechnology Information.
 SystemsX.ch - The Swiss Initiative in Systems Biology
 Full text of Biochemistry by Kevin and Indira, an introductory biochemistry textbook.

 
உயிரித் தொழில்நுட்பம்