Biokeemilised koostoimed kehas

biokeemilised koostoimed Põhimõtteliselt toimuvad kehas kogunemis- ja lagunemisprotsessid, mis on seotud energia tarbimise ja energia eraldumisega. Biokeemiliste koostoimete häired väljenduvad haigustes.

Millised on biokeemilised koostoimed kehas?

Biokeemilisi koostoimeid kehas selgitab biokeemia teadus. Selles käsitletakse keemiliste ja bioloogiliste protsesside koosmõju kehas. Ainevahetus on tihedalt seotud bioloogiliste ja keemiliste protsessidega. Meditsiinis uuritakse metaboolseid protsesse, et tuvastada ja ravida nende protsesside häireid. Selliste haiguste ravi võib sel juhul olla edukas, kui varustatakse teatavaid toimeaineid väljastpoolt. See võib olla ravim või toimeainete, näiteks vitamiinide, puudus.

Kuid edukaks raviks on vaja täpselt teada keemilisi protsesse. Seetõttu tegeleb biokeemia muu hulgas bioloogiliste struktuuride, molekulaarsete ehitusplokkide ehitamise ja nende vastastikmõjudega. Selles uuritakse, kuidas ained muundatakse ja millised nõuded, ensüümid või hormoonid on erinevate protsesside jaoks vajalikud.

Samal ajal uuritakse biokeemias ka seda, kuidas toimub teabevahetus organismis ja väljaspool seda ning millised on teabe säilitamise, hankimise ja edastamise teed.

Funktsioon ja ülesanne

Biokeemilised koostoimed kehas on eluprotsesside üldine väljendus. Taimed imavad näiteks anorgaanilisi aineid nagu süsinikdioksiid, vesi ja mineraalsoolad ning muundavad neid päikeseenergia lisamisel orgaanilisteks ühenditeks. Need orgaanilised ühendid aitavad taimedel oma biomassi üles ehitada ja tegelikke eluprotsesse säilitada.

Loomsed organismid, sealhulgas inimesed, toituvad juba üles ehitatud orgaanilistest ainetest. Ühelt poolt loovad nad keha enda ühendused ja teiselt poolt kasutavad neid aineid energia saamiseks füsioloogilisteks protsessideks.

Põhimõtteliselt mängivad valgud, rasvad, süsivesikud ja nukleiinhapped iga organismi jaoks olulist rolli. Valgud on polüpeptiidid, mis koosnevad umbes 20 erinevast proteinogeensest alfa-aminohappest. Nad täidavad organismis palju erinevaid funktsioone. Nii osalevad nad lihaste ja kõigi siseorganite ehitamises. Need toimivad antikehade moodustamiseks immunoglobuliinidena.

Kõik ensüümid koosnevad valkudest. Ensüümidena katalüüsivad nad organismile oluliste biokeemiliste ainete moodustumist. Mõnikord ilmuvad nad ka hormoonidena, millel on teatud biokeemiline toime. Valkude erinevad omadused ja funktsioonid tulenevad omakorda peptiidahelas esinevate aminohapete järjestusest. Aminohappe asendamine võib muuta valgu molekuli ebaefektiivseks või anda sellele hoopis teistsuguse efekti.

Valkude moodustumise eest vastutavad niinimetatud nukleiinhapped DNA-s ja RNA-s. Geneetiline kood salvestatakse DNA-s. See määrab, milliseid valke toodetakse ja kuidas need toimivad. Lisaks valkudele ja nukleiinhapetele vajab iga organism ka süsivesikuid ja rasvu. Kui valgud vastutavad keha struktuuri ja funktsioonide eest, siis süsivesikud ja rasvad pakuvad füüsilisteks protsessideks vajalikku energiat.

Nende bioloogiliste mõjurite peamised ehitusplokid on biokeemiliste tsüklite kaudu tihedalt seotud. Sidrunhappe tsükkel (sidrunhappe tsükkel) mängib suurt rolli orgaaniliste ühendite oksüdatiivsel lagunemisel energia tootmiseks. Kuid põhilised süsivesikute, rasvade ja valkude ehitusplokid saab selle tsükli jooksul üksteiseks muundada.

Peaaegu iga organismi reaktsiooni etapi jaoks on vaja ühte või mitut ensüümi. Lisaks esindab hormonaalne süsteem kõrgema taseme regulatiivset mehhanismi füüsiliste funktsioonide kooskõlastamiseks üksteisega. Teabe edastamine rakkudes, rakkude vahel ja eriti närvirakkude vahel on tihedalt seotud kõigi teiste biokeemiliste protsessidega.

Protsessid on hästi koordineeritud ja vastastikku sõltuvad. See protsesside hea koordineerimine on arenenud evolutsiooni käigus. Kui see ei oleks nii, ei saaks organismid ellu jääda ega areneda.

Haigused ja tervisehäired

Biokeemilised koostoimed organismis on väga keerulised ja täpselt kõrvalekaldunud protsesside kõik kõrvalekalded ja katkestused võivad põhjustada tõsiseid terviseprobleeme. Patoloogiliste muutuste võimalused on mitmekesised. Ainevahetushäireid on nii kaasasündinud kui ka omandatud vorme.

Kuna ensüümid on vajalikud ainete muundamise igas reaktsiooni etapis, võib vigane ensüüm põhjustada olulisi patoloogilisi protsesse. Vigaseid ensüüme põhjustavad geenimutatsioonid, sageli toimub ainult ühe aminohappe vahetamine.

Üks näide on fenüülketonuuria. Aminohappe fenüülalaniini lagunemist katalüüsiva ensüümi mõju piirab geenimutatsioon. Fenüülalaniini kogunemine ajus põhjustab ravimata jätmisel tõsiseid vaimseid kahjustusi. Madala fenüülalaniinisisaldusega dieet võib päästa noorukid sellest seisundist.

Paljud muud ained on organismile hädavajalikud. See tähendab, et neid tuleb dieediga kaasa võtta. See kehtib vitamiinide, mineraalide ja mõnede aminohapete kohta. Kui neid dieedis puuduvad, tekivad vaegusnähud, mis on sageli seotud tõsiste haigustega, näiteks C-vitamiini vaeguse korral skorbuudiga.

Veel üks omandatud metaboolsete häirete tüüpiline näide on metaboolne sündroom koos rasvumisega, suhkurtõbi, lipiidide metabolismi häired ja arterioskleroos. Selle põhjuseks on vale toitumine, kus on aastaid olnud liiga palju süsivesikuid ja rasvu, mida ei saa inimese bioloogilises plaanis töödelda.