ชีวเคมีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเคมีของชีวิต กล่าวคือมีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายโครงสร้างองค์กรและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตในรูปแบบโมเลกุล วิทยาศาสตร์นี้เป็นสาขาที่อยู่ในเคมีและชีววิทยา ชีวเคมีเป็นวิทยาศาสตร์แบบสหวิทยาการโดยวาดหัวข้อที่น่าสนใจจากสาขาวิชาอื่น ๆ เช่นเคมีอินทรีย์ชีวฟิสิกส์การแพทย์โภชนาการจุลชีววิทยาสรีรวิทยาชีววิทยาของเซลล์และชีววิทยาทางพันธุกรรม
เคมี
ชีวเคมีคืออะไร
สารบัญ
คำจำกัดความของชีวเคมีคืออะไรกำหนดว่าเป็นวิทยาศาสตร์ที่รับผิดชอบในการอธิบายองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากมุมมองระดับโมเลกุลโดยอาศัยสมมติฐานที่ว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีคาร์บอนและโมเลกุลดังกล่าวมีองค์ประกอบเช่น เช่นฟอสฟอรัสออกซิเจนกำมะถันไนโตรเจนคาร์บอนและไฮโดรเจน
แนวคิดของชีวเคมียังกำหนดว่าเป็นวิทยาศาสตร์ในธรรมชาติ ท่ามกลางด้านการศึกษาเป็น biomes ซึ่งเป็นพื้นที่บนโลกว่าลักษณะหุ้นเช่นพืช, สัตว์และสภาพภูมิอากาศ; และระบบชีวภาพซึ่งเป็นระบบที่ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดภายในภูมิภาคที่กำหนดและแบ่งปันความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน
ชีวเคมีศึกษาอะไร
หลายสาขาที่ศึกษาทางชีวเคมี ได้แก่ โปรตีนกรดนิวคลีอิกลิพิดและคาร์โบไฮเดรตซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตทั้งหมด นอกจากนี้ยังศึกษาปฏิกิริยาของพวกมันเช่นการเผาผลาญอาหาร catabolism ซึ่งเป็นการได้รับพลังงานจากปฏิกิริยาเหล่านี้ และ anabolism ซึ่งเป็นการสร้างโมเลกุลของชีวิต
นอกจากนี้ยังรับผิดชอบในการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของโมเลกุลดังกล่าวและวิธีที่พวกมันก่อให้เกิดปฏิกิริยาที่จำเป็นต่อชีวิตเช่นการสังเคราะห์แสง (การเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีที่เสถียร) การย่อยอาหาร (การเปลี่ยนอาหารเป็นสารที่ง่ายกว่าเพื่อการดูดซึม ร่างกาย) หรือภูมิคุ้มกัน (ความต้านทานของร่างกายต่อโรคหรือภัยคุกคามต่อระบบ)
สำหรับการศึกษาศาสตร์นี้มีหนังสือชีวเคมีที่รวบรวมความรู้ในด้านที่ได้รับ สิ่งที่สำคัญที่สุดเล่มหนึ่งคือหนังสือ Illustrated Biochemistry ของ Harper ซึ่งประกอบด้วยการศึกษาเอนไซม์โปรตีนกรดอะมิโนเปปไทด์รวมถึงแง่มุมอื่น ๆ ที่น่าสนใจต่อระเบียบวินัยซึ่งทำให้เราเข้าใจแนวคิดทางชีวเคมีได้ลึกซึ้งขึ้นและเข้าใจมากขึ้น
ประวัติชีวเคมี
คำจำกัดความของชีวเคมีไม่มีประวัติอันยาวนานเนื่องจากเป็นเรื่องใหม่จริงและได้รับมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เมื่อวิทยาศาสตร์เคมีและชีววิทยารวมเข้าด้วยกันเพื่อให้มีระเบียบวินัยใหม่ซึ่งก็คือชีวเคมี
อย่างไรก็ตามเมื่อประมาณ 5,000 ปีที่แล้วในการทำกิจกรรมต่างๆเช่นการทำขนมปังปฏิกิริยาของยีสต์ (การหมัก) เป็นหนึ่งในการทดสอบทางชีวเคมีครั้งแรกแม้ว่าจะไม่มีการตระหนักถึงระเบียบวินัยในเวลานั้นก็ตาม
คำว่า "ชีวเคมี" ถูกเสนอโดยนักเคมี Carl Neuberg (1877-1956) ซึ่งถือว่าเป็นบิดาของสาขานี้ซึ่งศึกษากระบวนการหมักการไกลโคไลซิสและผ่านการศึกษาหลาย ๆ จากการหมักกลูโคสด้วยแอลกอฮอล์
นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญคนอื่น ๆ เช่น Louis Pasteur (1822-1895), Friedrich Wohler (1800-1882) หรือ Claude Bernard (1813-1878) ได้อุทิศตนให้กับการศึกษาและทดลองทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต ในศตวรรษที่ 19 มหาวิทยาลัยชื่อดังของโลกได้อุทิศแผนกเพื่อการวิจัยและพัฒนาสาขาวิชาซึ่งพวกเขาเรียกว่าเคมีสรีรวิทยา
Wohler แสดงให้เห็นว่าสารประกอบอินทรีย์สามารถสร้างได้นอกสิ่งมีชีวิตเมื่อเขาประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ยูเรีย จากนั้นนักเคมี Anselme Payen (1795-1871) ได้ค้นพบ diastase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่พบในเมล็ดพืชและพืชบางชนิด
ในศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยีอนุญาตให้มีการเร่งความเร็วในความก้าวหน้าของระเบียบวินัยนี้เช่นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนรังสีเอกซ์และโครมาโทกราฟี สิ่งนี้ทำให้สามารถค้นพบสิ่งที่เรียกว่าเส้นทางการเผาผลาญซึ่งเป็นปฏิกิริยาต่อเนื่องของปฏิกิริยาทางเคมีที่ดำเนินการโดยสารตั้งต้นซึ่งกระบวนการเปลี่ยนรูป
การศึกษาทางชีวเคมีทำให้เกิดความก้าวหน้าในการรักษาโรคเกี่ยวกับการเผาผลาญหลายชนิดและในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับจีโนมของมนุษย์ นอกจากนี้ในด้านการแพทย์ยังใช้ในด้านทันตกรรมเกษตรกรรมการปฏิบัติทางนิติวิทยาศาสตร์มานุษยวิทยาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและอื่น ๆ
ในช่วงทศวรรษที่ 1940 และ 1950 การวิจัยที่เกิดขึ้นที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้เปิดเผยการดำรงอยู่และโครงสร้างของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือดีเอ็นเอซึ่งเป็นโมเลกุลที่กำหนดสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ในปีพ. ศ. 2496 เจมส์วัตสันนักชีววิทยาและนักฟิสิกส์ฟรานซิสคริก (พ.ศ. 2459-2547) ได้อธิบายโครงสร้างเกลียวคู่ของดีเอ็นเอซึ่งเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ตอนนั้นชีวเคมีชีววิทยาของเซลล์และพันธุศาสตร์ได้เชื่อมโยงกันจนกลายเป็นอณูชีววิทยา
สาขาชีวเคมี
ในทางชีวเคมีสามารถสร้างความแตกต่างได้หลายพื้นที่ซึ่ง ได้แก่:
เคมีโครงสร้าง
หมายถึงโครงสร้างของส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตและความสัมพันธ์ของฟังก์ชันทางชีวภาพกับโครงสร้างทางเคมี
การเผาผลาญ
มันหมายถึงปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ทราบเส้นทางการเผาผลาญของเซลล์ที่มีอยู่ในร่างกายศึกษาปฏิกิริยาทางเคมีและชีวภาพทั้งหมดที่ทำให้ชีวิตเป็นไปได้
อณูพันธุศาสตร์
สิ่งนี้ศึกษายีนตลอดจนการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและวิธีการแสดงออก สาขานี้เป็นสาขาที่ศึกษาเกี่ยวกับ DNA และ RNA และพยายามที่จะถอดรหัสว่ากลุ่มแรกจำลองจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งหนึ่งอย่างไร
นอกจากพื้นที่เหล่านี้แล้วยังมีอื่น ๆ เช่น:
- เคมีชีวอินทรีย์ซึ่งศึกษาสารประกอบอินทรีย์หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกที่มีพันธะคาร์บอนไฮโดรเจนหรือคาร์บอน - คาร์บอน
- Enzymology ซึ่งศึกษาพฤติกรรมของเอนไซม์หรือตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นวิตามิน
- Xenobiochemistry ซึ่งศึกษาพฤติกรรมของการเผาผลาญของสารประกอบซึ่งมีโครงสร้างไม่ปกติในสิ่งมีชีวิตบางชนิด
- วิทยาภูมิคุ้มกันซึ่งรับผิดชอบในการศึกษาปฏิกิริยาของร่างกายต่อผู้อื่นที่โจมตีพวกเขาเช่นไวรัสที่มีแอนติบอดีเข้ามาแทรกแซง
- ต่อมไร้ท่อศึกษาการหลั่งเช่นฮอร์โมนที่มีผลต่อพฤติกรรมของเซลล์และหน้าที่บางอย่าง
- ประสาทเคมีศึกษาโมเลกุลเหล่านั้นที่มีผลต่อการทำงานของเซลล์ประสาท
- Chemotaxonomy ในสิ่งมีชีวิตสาขานี้ถูกจำแนกและระบุตามความคล้ายคลึงกันทางเคมี
- นิเวศวิทยาเคมีศึกษาสารประกอบของสิ่งมีชีวิตที่มีอิทธิพลต่อปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต
- ไวรัสวิทยาซึ่งเป็นสาขาวิชาชีววิทยาที่รับผิดชอบในการศึกษาไวรัสเพื่อจำแนกประเภทของพวกมันรู้องค์ประกอบและวิธีการทำงาน
- อณูชีววิทยาซึ่งศึกษากระบวนการของสิ่งมีชีวิตจากมุมมองระดับโมเลกุลและผ่านพฤติกรรมของโมเลกุลขนาดใหญ่อธิบายหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด
- การศึกษาชีววิทยาของเซลล์เซลล์โปรคาริโอต (สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีนิวเคลียส) และยูคาริโอต (เซลล์ที่มีนิวเคลียส) การแบ่งเซลล์การเพิ่มจำนวนและกระบวนการอื่น ๆ ของเซลล์นั้น
วิศวกรรมชีวเคมีคืออะไร
วิศวกรรมชีวเคมีเป็นอาชีพที่ต้องปฏิบัติตามเพื่ออุทิศตนให้กับการศึกษาสารชีวโมเลกุลพลวัตเส้นทางการเผาผลาญและปรากฏการณ์ทั้งหมดที่มีต้นกำเนิดทางเคมีและชีวภาพของสิ่งมีชีวิตอินทรีย์เพื่อใช้ทรัพยากรที่อาจเกิดขึ้นจากที่นั่นและ ผ่านกระบวนการประดิษฐ์อื่น ๆ ทำการค้า เป็นอาชีพที่ค่อนข้างใหม่เนื่องจากไม่เกิน 30 ปีนับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้น แต่ความต้องการและการใช้งานเพิ่มขึ้น
กิจกรรมหลักที่ดำเนินการโดยวิศวกรชีวเคมีคือการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรเหล่านี้ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตอาหารผลิตภัณฑ์ยาหมักหรือเครื่องดื่มหรือสารอื่น ๆ นอกจากนี้ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมชีวเคมีจะควบคุมกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมที่มีการใช้ระบบชีวภาพเหล่านี้ในขณะเดียวกันก็ต้องทำการวิจัยเพื่อใช้ทรัพยากรให้เกิดประโยชน์สูงสุด
มีหลายสาขาในสายงานที่คุณสามารถทำงานได้เช่นในภาคอาหารใน บริษัท ที่ผลิตนมเนื้อสัตว์ผักผลไม้เครื่องดื่มขนมประเภทต่างๆสารปรุงแต่งและส่วนผสมอื่น ๆ ในภาคเภสัชกรรมสำหรับการผลิตยาปฏิชีวนะฮอร์โมนวัคซีนและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ และภาคส่วนที่มีความหลากหลายประเภทอื่น ๆ ซึ่งอาจรวมถึงสถาบันการศึกษาหรือศูนย์วิจัยที่มีการพัฒนาเทคนิคและทรัพยากรใหม่ ๆ สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์จากแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ
ศึกษาชีวเคมี
เพื่อที่จะดำเนินการในฐานะมืออาชีพในพื้นที่นี้สามารถศึกษาอาชีพที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาตัวแทนของแหล่งกำเนิดทางชีวเคมีได้และมีหลายทางเลือกในอย่างน้อย 23 รัฐของเม็กซิโก
ในประเทศมีสาขาวิชาวิศวกรรมชีวเคมี, ปริญญาในการวิเคราะห์ทางเคมี - ชีววิทยา, ปริญญาทางชีวเคมี, ปริญญาเคมีเภสัชชีวภาพ, วิศวกรรมชีวเคมีสิ่งแวดล้อม, ปริญญาชีวเคมีเพื่อการวินิจฉัย, ปริญญาชีวเคมีคลินิก, ปริญญาเคมีชีวภาพ, ปริญญาเคมีแบคทีเรีย ปรสิตวิทยา, วิศวกรรมชีวเคมีในอาหารและวิศวกรรมในชีวเคมีอุตสาหกรรม.
