در مطلب قبلی در رابطه با پلیمر و کاربرد آن صحبت کردیم و در این مطلب از دایا اکسیر فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی، می خواهیم به بررسی بیوشیمی و کاربرد آن بپردازیم.
تعریف بیوشیمی
بیوشیمی مطالعه واکنش های شیمیایی است که در موجودات زنده اتفاق می افتد. این علم عناصر زیست شناسی و شیمی را ترکیب می نماید. بیوشیمی در اوایل قرن بیستم به یک رشته جداگانه تبدیل شد. بیوشیمی‌دان‌ها مولکول‌های نسبتاً بزرگی مانند پروتئین‌ها، لیپیدها و کربوهیدرات‌ها را که در متابولیسم و سایر فعالیت‌های سلولی مهم هستند، مطالعه میکنند. آنها همچنین مولکول هایی مانند آنزیم ها و DNA را مطالعه می کنند.
تاریخچه بیوشیمی
تحقیقات بیوشیمی در حدود ۴۰۰ سال گذشته انجام شده است، اگرچه خود اصطلاح بیوشیمی تنها در سال ۱۹۰۳ توسط شیمیدان آلمانی کارل نوبرگ ابداع شد. مطالعه بیوشیمی اساساً با اختراع میکروسکوپ در سال ۱۶۶۵ توسط رابرت هوک آغاز گردید. او اولین کسی بود که سلول ها را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد، اما آنها سلول های مرده بودند، سپس در سال ۱۶۷۴، آنتون ون لیوونهوک سلولهای گیاهی زنده را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد.
اکنون که دانشمندان برای اولین بار سلول ها را دیده بودند، مشتاق مطالعه آنها و کشف بیشتر در مورد فرآیندهایی بودند که در داخل آنها رخ می داد. در قرن هجدهم، دانشمند فرانسوی Antoine Lavoisier مکانیسم واکنشی را برای فتوسنتز پیشنهاد نمود، که فرآیندی است که در آن گیاهان غذای خود را از دی اکسید کربن، آب و نور خورشید می‌سازند و در این فرآیند اکسیژن آزاد میکنند. او همچنین اولین کسی بود که فرآیند تنفس سلولی، فرآیند ساخت مولکول انرژی آدنوزین تری فسفات (ATP) در میتوکندری سلول را بررسی کرد.
در قرن نوزدهم، یک باور رایج این بود که پروتوپلاسم ژله‌مانند درون سلول، تمام فرآیندهای مربوط به تجزیه مولکول‌های غذا را انجام می‌دهد. اعتقاد بر این بود که شیمی موجودات زنده ذاتاً متفاوت از شیمی موجودات غیر زنده است. در سال ۱۸۹۷، ادوارد بوشنر آزمایشی را انجام داد که این دیدگاه را تغییر داد.
او عصاره ای از مخمر تهیه کرد که آن را zymase نامید. اگرچه زیماز حاوی هیچ سلول مخمر زنده ای نبود، اما همچنان می توانست گلوکز را برای تولید دی اکسید کربن و اتانول تخمیر کند. به دنبال کنوانسیون بوشنر، آنزیم ها برمبنای واکنشی که انجام دادند نامگذاری شدند. به عنوان مثال، DNA پلیمراز، DNA را پلیمریزه می کند. (بعداً مشخص شد زیماز چندین آنزیم است.)
در قرن بیستم، پیشرفت های بیشتری حاصل شد. هانس کربس چرخه اسید سیتریک را کشف کرد (که به عنوان چرخه کربس نیز شناخته می شود)، مجموعه ای از واکنش های شیمیایی در طی تنفس سلولی که در آن گلوکز و اکسیژن به ATP، دی اکسید کربن و آب تبدیل می شوند. همچنین، DNA به عنوان ماده ژنتیکی سلول شناخته شد و ساختار آن توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک از تحقیقات قبلی انجام شده توسط Rosalind Franklin شناسایی گردید.
در حال حاضر، فناوری‌های جدیدتر مانند DNA نوترکیب، پیوند ژن، برچسب‌گذاری رادیوایزوتوپی و میکروسکوپ الکترونی دانش علمی را بیش از هر زمان دیگری پیش می‌برد.
کاربردهای بیوشیمی
کاربردهای بیوشیمی در تحقیقات شامل موضوعات مکانیسم و سینتیک آنزیم، ساخت پروتئین از DNA، RNA و اسیدهای آمینه از طریق فرآیندهای رونویسی و ترجمه و فرآیندهای متابولیکی سلول‌ها میباشد که ارتباط نزدیکی با زیست شناسی مولکولی دارد و به مطالعه مولکول های بیولوژیکی مانند DNA، پروتئین ها و سایر درشت مولکول ها می پردازد. تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی اغلب برای مطالعات بیوشیمی، همراه با تکنیک‌های سایر رشته‌ها مانند ایمونولوژی و فیزیک استفاده می‌شوند.
از آنجایی که تمام حیات را می توان به مولکول های کوچک و واکنش های شیمیایی تجزیه کرد، این علم، علمی گسترده است که در مطالعه همه انواع زیست شناسی، از گیاه شناسی گرفته تا ژنتیک مولکولی تا فارماکولوژی استفاده می شود که در آن واکنش های شیمیایی در سلول ها مورد تاکید میباشد، اما موضوعات تحقیقاتی می توانند به طور گسترده ای متفاوت باشند.
به عنوان مثال، ممکن است یک تحقیق در مورد واکنش های شیمیایی که در مغز رخ می دهد (در نتیجه پیوند بیوشیمی با شیمی عصبی) و چگونگی تقسیم و تمایز سلول ها، ارتباطات سلولی، وراثت ژنتیکی یا چگونگی گسترش بیماری هایی مانند سرطان باشد.
ابن علم در زمینه‌های مختلف زیستی و پزشکی کاربردهای فراوانی دارد که در این بخش به برخی از آنها اشاره می‌شود:
- مطالعات ویژگی‌های مولکول‌های بیولوژیکی برای اهداف مختلف زیستی و پزشکی از جمله کاربردهایی است که میتوان به آن اشاره کرد. به عنوان مثال، یک بیوشیمیت، ممکن است در مورد مولکول‌های کراتین مو و ویژگی‌های آن مطالعه کند و از این مطالعه برای تولید شامپوهایی با کراتین بالا برای بهبود سلامت موها استفاده نماید.
- این علم برای شناخت فرایندهای بیولوژیکی که در سلولهای ارگانیسم‌های مختلف انجام می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- بیوشیمیست‌ها می‌توانند برای مولکول‌های زیستی مختلف جایگزینی شناسایی کنند. به عنوان مثال، بیوشیمی میتواند در تولید شیرین کننده‌های مصنوعی کمک نماید.
گرایش بیوشیمی
محققانی که علاقه مند به بیوشیمیست شدن هستند باید در طول دوران کارشناسی خود دروس علمی زیادی را بگذرانند. دانش عمومی زیست شناسی و شیمی در این زمینه ضروری است. برخی از دانشگاه ها بیوشیمی را به عنوان یک رشته مجزا ارائه می دهند و یا میتوان پس از اخذ مدرک لیسانس در رشته زیست‌شناسی یا شیمی، بیوشیمی را در مقطع کارشناسی ارشد ادامه داد.
به عنوان مثال، یک فرد در رشته زیست شناسی در مقطع لیسانس باید دوره های شیمی را بگذراند (این امر معمولاً لازمه همه رشته های زیست شناسی در مقطع کارشناسی است) و یک رشته کارشناسی در رشته شیمی نیز باید دروس زیست شناسی را نیز مطالعه نماید. البته دروس مخصوص بیوشیمی نیز وجود دارد که دانشجویان باید آنها را گذرانده و علاوه بر آن به ریاضیات و فیزیک نیز تسلط داشته باشند.
همانطور که دانشجویان در حرفه خود در مقطع کارشناسی پیشرفت می کنند، آنها دروس علمی خاص تری را نیز بر اساس علایق خاص خود می گذرانند. به عنوان مثال، آنها می‌توانند در کلاس‌های گیاه‌شناسی، زیست‌شناسی مولکولی، بیوفیزیک، علوم زیست‌پزشکی یا زیست‌شناسی ساختاری (نحوه سازمان‌دهی مولکول‌ها در سلول‌ها و بافت‌ها)، بسته به اینکه علایق پژوهشی‌شان در چه زمینه ای است، شرکت نمایند.
مشاغل بیوشیمی
بیوشیمی یک علم آزمایشگاهی است. برای کار در زمینه بیوشیمی، یک فرد باید علاقه مند به انجام تحقیقات باشد و حداقل مدرک مورد نیاز لیسانس میباشد. تدریس از جمله مشاغل عمده در زمینه بیوشیمی است که اساتید در این زمینه، محققین آزمایشگاه های تحقیقاتی در دانشگاه ها و پژوهشگاه ها هستند که برای این کار نیاز به تخصصص و تجربه کافی میباشد.
هر چه یک فرد تحصیلات و تجربه بیشتری داشته باشد، استقلال بیشتری در آزمایشگاه خواهد داشت. تکنسین ها کارهای روتین آزمایشگاه را انجام می دهند و به انجام آزمایش هایی که یک محقق اصلی طراحی می کند کمک مینمایند. محقق اصلی طرح، مسئولیت های بیشتری دارد و به غیر از دانشگاه ها می توانند در مشاغل صنعتی نیز فعالیت نمایند.
آنها ممکن است در آزمایشگاه های شرکت های مختلف از جمله شرکت های کشاورزی، داروسازی و شرکت های بیوتکنولوژی و تولیدی، امور تحقیقاتی را به انجام رسانند. برخی دیگر در بخش هایی مانند سم شناسی یا پزشکی قانونی فعالیت میکنند.
برای اینکه یک بیوشیمیست، در این علم متخصص باشد، میبایست به تحقیقات زیست شناسی و شیمی علاقه مند باشد و مهارت های آزمایشگاهی مناسب و روش های ایمنی را بیاموزد. همچنین داشتن مهارت در ریاضیات و آمار و توانایی تجزیه و تحلیل داده های حاصل از آزمایشات بسیار مهم میباشد. توانایی تفکر خارج از چارچوب و داشتن ایده های جدید برای طراحی آزمایش ها مهم است. بیوشیمییست ها باید با مطالعه مقالات بروز در مجلات علمی و شرکت در کنفرانس ها در جریان جدیدترین اکتشافات در این زمینه باشند.
بیوشیمیست ها می توانند با کشف اطلاعات جدید در رابطه با شیمی موجودات زنده به پیشرفت علم و دانش کمک نمایند.
در این مطلب از دایا اکسیر مرکز فروش مواد شیمیایی در تهران در مورد بیوشیمی و کاربرد آن به تفصیل صحبت کردیم.
