Aminoacizi, Proteine

1.1 Scurt istoric

Biochimia este disciplina care studiazã materia vie din punct de vedere al organizãrii moleculare, pune în evidenţã transformãrile fizico-chimice care se desfãşoarã într-o celula vie şi de aceea poate fi numitã chimia vieţii.

Ea a fost consideratã multã vreme ca o disciplinã ajutãtoare a biologiei, ştiinţã a naturii alãturi de fizicã şi chimie.

Biochimia s-a dezvoltat ca ştiinţã de sine stãtãtoare la confluenţa chimiei organice, a biologiei şi fizicii, fiind o stiinţã interdisciplinarã, bazatã pe corelarea principiilor celor trei ştiinţe ale naturii.

Incã din cele mai vechi timpuri omul a beneficiat de procesele enzimatice care au loc la:

- pregãtirea vinului şi a oţetului

- covãsirea laptelui

- creşterea aluatului pentru pâine

- fermentarea fructelor dulci pentru obţinerea etanolului.

Bazele studiului materiei vii, din punct de vedere biochimic, au fost puse în secolul al XIX-lea, când Berzelius a propus teoria vitalistã, care considera cã toate transformãrile dintr-un organism viu sunt datorate unei forţe vitale (forţa vieţii).

Primul argument contra acestei teorii este adus în 1828 de F. Wöhler, care a obţinut în laborator ureea ( subtanţã sintetizatã de obicei biologic) prin descompunerea termicã a cianatului de amoniu:

Inaintea acestei sinteze se credea cã materia vie este formatã din substanţe calitativ diferite de cele care se gãsesc în materia nevie, nesupuse legilor fizice şi chimice cunoscute.

Deşi prin acestă reacţie s-a demonstrat cã şi substanţele din materia vie, luate separat, se comportã asemãnãtor cu cele din materia nevie, teoria vitalistã a mai durat o perioadã lungã de timp.

Rãdãcinile biochimiei însã încep cu sinteza lui Wöhler, unii oameni de ştiinţã începând sã suspecteze tot mai mult teoria vitalistã.

Un nou argument contra acestei teorii a fost observaţia fraţilor Büchner (1897) cã un extract din celule de drojdie sparte prin mojarare (deci din celule moarte) îşi pãstreazã capacitatea de a transforma prin fermentaţie zahãrul în etanol.

Acest experiment a deschis calea studiului reacţiilor biochimice "in vitro", adicã în mediu neviu, înlocuindu-se astfel experimentele cu organismele vii ( "in vivo").

Reproducerea "in vitro" a reacţiilor metabolice a evidenţiat faptul cã existã nişte catalizatori, numiţi enzime sau fermenţi, care acţioneazã specific în funcţie de tipul de substrat pe care-l transformã.

Insã teoria vitalistã considera cã fermenţii sunt purtãtori de forţã vitalã şi de aceea nu au fost aduse argumente suficiente pentru contracararea ei.

Izolarea ureazei ( enzima care catalizeazã descompunerea ureei), din fasolea soia de cãtre J. B. Sumner în 1926 şi purificarea ei prin recristalizare, a constituit lovitura de graţie a teoriei vitaliste. S-a demonstrat astfel cã enzimele sunt proteine, adicã nişte compuşi organici supuşi în egalã mãsurã legilor fizicii şi chimiei. Studiul biochimiei s-a fãcut în interdependenţã cu studiul biologiei celulare şi al geneticii.

Descoprirea microscopului electronic în 1932 a permis identificarea organitelor din celula vie: mitocondriile, cloroplastele, etc.

Astfel a fost posibil sã se identifice reacţiile pentru majoritatea cãilor metabolice, dar nu s-a putut stabili cum acestea sunt controlate şi reglate în ţesutul viu.

Bazele geneticii încep sã fie puse pe la mijlocul secolului al XIX-lea, prin lucrãrile lui G. Mendel, când a apãrut ideea de genã ca unitate de informaţie ereditară.

Deşi acizii nucleici fuseserã izolaţi încã din 1869, stabilirea structurii lor a fost efectuatã abia în 1953 de cãtre J. Watson şi F. Crick (pentru acidul deoxiribonucleic sau ADN).

Cunoaşterea structurii ADN a constituit cea mai mare descoperire ştiinţificã a secolului al XX-lea, iar în 1962 a fost acordat premiul Nobel pentru J. Watson, F. Crick şi M. Wilkins.

Acidul deoxiribonucleic (dezoxiribonucleic) este o elice dublã, formatã din douã lanţuri polimononucleotidice, iar prin modul de împerechere a bazelor purinice şi pirimidinice din mononucleotide se poate codifica şi transmite informaţia geneticã de la o generaţie la alta.

Dupã 1953 a devenit tot mai evidentã legãtura între biochimie şi biologia celularã, dezvoltându-se o disciplinã nouã, biologia molecularã, care are ca obiect de studiu definirea vieţii la nivel molecular.

1.2 Definiţia şi obiectul biochimiei

Biochimia studiazã materia vie şi fenomenele specifice acesteia la nivel molecular şi trebuie sã rãspundã la o serie de întrebãri, cele mai importante fiind urmãtoarele: