Biyokimya Nedir? Moleküler Biyoloji, Genetik Bilimleri

Biyokimya

Biyokimya, bitki, hayvan ve mikroorganizma biçimindeki bütün canlıların yapısında yer alan kimyasal maddeleri ve canlının yaşamı boyunca sürüp giden kimyasal süreçleri inceleyen bilim dalıdır.

Moleküler biyoloji, biyokimya ve genetik bilimleri arasındaki ilişkiyi gösteren şema

Biyokimyanın amacı her şeyden önce, hücrenin temel bileşenleri olan protein, karbonhidrat, lipit gibi organik bileşiklerin ve yaşamsal önem taşıyan kimyasal tepkimelerde en büyük rolü oynayan nükleik asitlerin, vitaminlerin ve hormonların yapısal ve nicel çözümlemesini yapmaktır. Canlılardaki protein bileşimi, besinlerin enerjiye dönüşmesi, kalıtsal özelliklerin kimyasal mekanizmalarla iletilmesi gibi yaşam süreçlerinin araştırılması da yine biyokimyanın ilgi alanına girer.

Her yaşam bilimi ve kimya ile uğraşmakta olan fakültede (tıp, eczacılık, biyoloji, ziraat, veterinerlik vs.) ilgili biyokimya kürsüsü bulunur. İnsan sağlığıyla ilgili bilimlerde iki alanda incelenir:

1. Temel Biyokimya 
2. Klinik Biyokimya

BİYOKİMYA

canlıların yapısındaki kimyasal maddeleri ve yaşamın temeli olan biyokimya­sal süreçleri inceleyen bilim dalıdır. Biyokim-yacılann yaptığı araştırmalar, canlıların da tıp­kı su, taş, toprak gibi cansız varlıklarla aynı maddelerden oluştuğunu göstermiştir. Bu te­mel maddeler karbon, oksijen, azot ve hidro­jen elementleridir. Demek ki bitkilerin, hay­vanların ve insanların “canlı” olması, hücrele­rinde gerçekleşen özel kimyasal tepkimelerin sonucudur. Gerçekten de kasların kasılıp gevşemesinden besinlerin sindirilmesine, bir tohumdan yeni bitkinin gelişmesinden kalıtsal özelliklerin yeni canlıya aktarılmasına varın­caya kadar bütün yaşam süreçleri biyokimya­sal tepkimelere dayanırCanlının yapısındaki elementlerin birbiriyle birleşmesi ya da etkileşmesi bütün kimyasal tepkimeler için geçerli olan temel yasalar çerçevesinde gerçekleşir. Ama,canlı hücredeki biyokimyasal tepkimeler cansız ortamdaki kimyasal tepkimelerden oldukça farklıdır. Bu farklılık her şeyden önce enzim denen biyokimyasal maddelerin varlığından kaynaklanır. Enzimler tepkimeleri hızlandıran doğal katalizörlerdir. Olağankoşullarda gerçekleşmesi olanaksız gözüken birçok tepkime, enzimler sayesinde canlı hücrede gerçekleşebilir. Bütün biyokimyasal süreçler enzimlerce denetlendiği için, çok küçük ve basit yapılı bir bitkinin ya da hayvanın bile yüzlerce enzimi vardır.

Canlının boyutları büyüyüp yapısı karmaşıklaştıkça biyokimyasal tepkimeler de giderek çeşitlenir ve her biri ayrı bir tepkimeye özgü olan enzimlerin sayısı binleri bulur. Yukarıda da belirttiğimiz gibi karbon, oksijen, hidrojen ve azot elementleri yalnızca canlılara özgü değildir. Ama bu elementlerin büyük ve karmaşık moleküller halinde birleşmesiyle, yalnız canlıların yapısında bulunan organik bileşikler oluşur. Canlı hücrenin temel bileşenleri olan bu biyokimyasal maddeler dört temel grupta toplanır: Proteinler,karbonhidratlar, yağlar (lipitler) ve nükleik 
asitler. Proteinlerin bir bölümü kas, kemik, diş, kıl, saç gibi vücut dokularının yapıtaşlarıdır; bunlara yapısal proteinler denir. Enzim1er de birer proteindir; ama biyokimyasal tepkimelerde görev aldıkları için işlevsel proteinlerden sayılır. Karbonhidratlar ve yağlar canlının temel enerji kaynaklarıdır. DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) gibi nükleik asitler ise protein sentezini yönlendirerek bütün hücre etkinliklerinidüzenleyen, ne zaman hangi proteinin bireşimlenmesi gerektiğini enzimler aracılığıylahücreye bildiren, ayrıca genlerle kuşaktan kuşağa aktarılacak kalıtsal bilgiyi taşıyan çokönemli maddelerdir .

Bir canlının her hücresinde, başta protein1er, karbonhidratlar, yağlar ve nükleik asitler
olmak üzere yüzlerce, hatta binlerce kimyasal madde vardır. Bu maddeler birbirleriyle etkileşime girerek, bileşenlerine ayrılarak ya da daha büyük molekülleri oluşturmak üzere birleşerek sürekli değişir. Yiyeceklerle alınan karbonhidrat ve yağların vücuda enerji sağlamak üzere parçalanmasından, yaşam için gerekli karmaşık moleküllerin (özellikle proteinlerin) yapımına kadar, hücre içinde gerçekleşen bu kimyasal değişikliklerin tümünebirden metabolizma denir Biyokimyanın temel görevlerinden biri bu metabolizma süreçlerinin nasıl işlediğini ve nerede aksadığını araştırmaktır. Bu amaca ulaşmak için hem kimya ve fizyolojinin yön­temlerinden yararlanır, hem de bulgularıyla tıp, genetik, tarım ve veteriner hekimlik gibi değişik bilim dallarına katkıda bulunur.

Biyokimyanın Uygulama Alanları

Biyokimyanın temeli laboratuvar çalışmaları­na dayanır. Bu nedenle biyokimyacılar çok gelişmiş laboratuvar tekniklerinden ve aygıt­larından yararlanırlar. Örneğin dokulardaki bütün kimyasal maddeleri saptayıp ayırabilen spektrometre ve kromatograf gibi özel aygıt­lar biyokimyanın temel araçlarıdır. Böylece vücuttaki hormonlar ya da dokularda tutul­muş zehirli maddeler, başka hiçbir yöntemle saptanamayacak kadar az miktarda bile olsa bu aygıtlarla belirlenebilir. Canlı hücrelerin özel çözeltilere ya da pelte kıvamındaki özel besi ortamlarına “ekilmesine” dayanan doku kültürü de biyokimyanın en önemli teknikle­rinden biridir. Hücrenin bileşimi, çoğalma ve davranış özellikleri, enzim eksiklikleri, kro­mozom bozuklukları, kanser oluşumu, ilaçla­ra ya da mikroplara göstereceği bağışıklık tepkileri bu yöntemle anlaşılabilir. Hastalık yapıcı bakteri ve virüslerin özel besi yerlerin­de üretilmesine dayanan bakteri ve virüs kültürleri de mikroplardan ileri gelen birçok bulaşıcı hastalığın anlaşılmasına, tedavi ve bağışıklık yollarının bulunmasına yardımcı olmuştur.

Hastanelerin biyokimya laboratuvarların-da, adli tıp kurumlarında, büyük tarım işlet­melerinde, haralarda ve karantina istasyonla­rında da biyokimyacılara önemli görevler düşer. Özellikle hastalardan alınan kan, id­rar, dışkı ve beyin-omurilik sıvısı gibi örnekle­rin biyokimya yöntemleriyle incelenmesi has­talıkların tanısında çok değerli ipuçları sağlar. Tarlalardaki ürünlerde ya da asma bağlarında bulaşıcı bir hastalık baş gösterdiğinde bu hastalığın etkenini saptamak, kriminolojide suçun işlendiği yerdeki bazı izleri, örneğin saç tellerini inceleyerek katilin kimliğini belirle­mek için de gene biyokimya yöntemlerine başvurulur.

Yeni ilaçlann ve aşıların insan vücudundaki etkilerini araştırarak farmakolojiye yardımcı olan biyokimya günlük yaşamın birçok ala­nında önemli rol oynar. Yiyeceklerdeki katkı maddelerinin, tarımda kullanılacak gübrele­rin ve içme sularını arıtmak için katılan kimyasal maddelerin önce biyokimya yön­temleriyle sınanması gerekir.

Radyasyonun canlı dokular üzerindeki et­kilerini incelemek için de gene biyokimya tekniklerinden ve aygıtlarından yararlanılır. Böylece, nükleer enerji santrallarından tele­vizyon ekranlarına kadar çok geniş bir alan­da, radyasyonun insan sağlığını tehlikeye atıp atmadığı denetlenebilir.