Biohemija

Biohemija (od grč. βιοχημεία biochēmeia, hemija života), ranije nazvana i fiziološka hemija, jeste grana hemije koja proučava hemijske procese u živim organizmima, odnosno njihovu razmjenu materija. U biohemiji, hemija je usko povezana sa biološkim i medincinskim naukama. Pomoću biohemije postalo je moguće objašnjavanje i liječenje bolesti metabolizma kao što je, naprimjer, nedostatak hormona (npr. dijabetes, hipovitaminoza i slično). Također, ljekari mogu mnogo brže pronaći uzroke bolesti pomoću enzimskih testova.

Friedrich Wöhler se smatra pionirom organske hemije. Njemu je prvom uspjelo dobiti oksalnu kiselinu i ureu iz neorganskih spojeva.

Okvir proučavanja

Struktura hemoglobina, jedne vrlo proširene biomolekule

Biohemija se bavi:

• proučavanjem strukture biomolekula: kako su one građene, kakva je molekularna organizacija nekog organizma, kako molekularne jedinice nastaju i kako jedne s drugim reagiraju.
• proučavanjem razmjene materija: kako se određene supstance mijenjaju djelovanjem živih bića, koje bioenergetske pretpostavke su neophodne za to, koji biokatalizatori su uključeni, kako djeluju određeni mehanizmi pretvaranja supstanci i kako se razmjena materija upravlja i kontrolira.
• proučavanjem razmjene informacija unutar nekog organizma kao i između organizama; kako se informacije skladište, pozivaju i dalje prosljeđuju, kako se koordiniraju različiti sistemi unutar neke ćelije, između različitih ćelija i između organizama.

U tom aspektu, ona se koncentrira na proučavanja određenih klasa supstanci kao što su nukleinske kiseline, bjelančevine, masti, ugljikohidrati kao i njihovi derivati, a one se općenito nazivaju i biomolekule. Pretežni dio biohemijski važnih procesa odigravaju se unutar živih bića odnosno u pretežno vodenom okruženju.

Metode

U biohemiji se primjenjuju brojne metode iz različitih oblasti. Klasična biohemija najviše se oslanja prvenstveno na analitičku, organsku i fizikalnu hemiju kao i opću fiziku. Pri tom su među najvažnijim tehnikama u biohemiji u upotrebi (ultra-)centrifugiranje, SDS-gel-elektroforeza, hromatografija, elektroforeza, spektroskopija, radioaktivno obilježavanje (radioaktivni traser, marker), izotopske tehnike, kristalizacija, potenciometrijske, elektrometrijske, polarografske i manometrijske tehnike i druge. Posljednjih nekoliko godina do izražaja su došle i molekularnobiološke metode i metode iz oblasti informatike, mikrobiologije i drugih oblasti. Također, u modernoj biohemiji koriste se kvantitativna mjerenja i analize rezultata matematičkim metodama i postavljanje formalnih teorija pomoću matematike.

Historija

Justus von Liebig u svojoj laboratoriji 1840. u doba kada je današnja biohemija bila poznata kao fiziološka hemija. Šest godina kasnije otkrio je aminokiselinu tirozin.

Od početka 19. vijeka organski hemičari su sistematski počeli istraživali prve supstance iz biljnog i životinjskog svijeta. Iz biološkog materijala uspjeli su elementarnom analizom izdvojiti i odrediti udio ugljika, vodika, dušika i sumpora. Od 1860tih došlo se do hemijskih strukturnih formula supstanci preko njihovog elementarnog sastava, te je nakon toga započeto sa temeljitim proučavanjem bioloških tkiva u organizmima. To istraživanje nije bilo uvijek uspješno i zahtijevalo je dosta vremena, naročito zbog vrlo malehnog udjela biomolekula u supstanci i nedostatnim dokaznim metodama. Čak i elementarna analiza neke supstance zahtijevala je velike količine uzoraka. Tek nakon usavršavanja i poboljšanja rada analitičkih uređaja tokom 1950tih potraga za biomolekulama i njihova strukturna analiza postale su jednostavnije.

Podjela

U zavisnosti od načina posmatranja, dio biohemije koja se bavi bolestima čovjeka naziva se medicinska biohemija. Dalje, postoji i ekobiohemija koja se bavi ekosistemima. Biljna biohemija proučava biljke, dok imunološki sistem proučava imunologija, a neurohemija se bavi nervnim sistemom.

Također, prema grupama hemijskih spojeva biohemija se može podijeliti naprimjer na hemiju bjelančevina, biohemiju nukleinskih kiselina, biohemiju ugljikohidrata te biohemiju masti. Hemija prirodnih supstanci obuhvata grupu malih molekula. Enzimologija i provođenje signala (trandukcija) predstavljaju posebni fokus izučavanja biohemije. Biofizikalna hemija proučava biomolekule i živa bića metodama fizikalne hemije.

Nobelovci iz ove oblasti

U donjoj galeriji prikazani su neki od najznačajnijih naučnika, dobitnika Nobelove nagrade za istraživanja u oblasti biohemije (ili neke od srodnih disciplina):

• 
  Hermann Emil Fischer dobio je 1902. Nobelovu nagradu za hemiju za svoj rad iz oblasti šećera i purina.
• 
  Biohemičar Otto Fritz Meyerhof zajedno Hillom dobio je 1922. Nobelovu nagradu za istraživanja o razmjeni materija u mišićima.
• 
  Otto Warburg je 1931. dobio Nobelovu nagradu za "otkriće prirode i funkcije fermenata disanja". Stoga je "Medalja Otto Warburg" najvažnije odlikovanje u području biohemije u Njemačkoj.
• 
  Gerty i Carl Cori zajedno sa Bernardo Alberto Houssayom dobili su 1947. Nobelovu nagradu za svoje biohemijske radove o metabolizmu šećera.
• 
  Za otkriće ciklusa limunske kiseline Hans Adolf Krebs dobio je Nobelovu nagradu 1953.
• 
  James D. Watson dobio je Nobelovu nagradu 1962. za svoje istraživanje o DNK.

Biohemičar

Studij

U većini evropskih zemalja postoje studijski odsjeci za biohemiju u tri stepena: diplomski, postdiplomski (magistarski) i doktorski. U Njemačkoj su diplomski studiji 2008. postepeno zamijenjeni uzastopnim magistarskim i doktorskim studijama:

• U redovnom studiju, dodiplomski stepen ima 9 ili 10 semestara, a najduže od 13 do 14 semestara te nakon njega student stiče titulu diplomirani biohemičar.
• Na magistarskom studiju, studij traje 6 do 8 semestara te nakon njega osoba stiče titulu magistar biohemijskih nauka.
• Doktorski studij po pravilu trajue 3 do 4 semestra, te nakon njega se dobija titula doktor biohemijskih nauka.

Specijalistički studij biohemije

U Njemačkoj postoji mogućnost da studenti nakon završetka medicinskog studija pohađaju specijalistički studij za biohemiju (njem. Facharzt). Za to je neophodna još jedna godina daljnjeg studija. Na to se još dodaje i jedna godina studiranja internističke medicine ili pedijatrije.

Na dan 31. decembar 2010. u Njemačkoj su bila registrirana 102 specijalista za biohemiju. Od njih 52 nisu vršila doktorsku praksu. U toku decenije od 2000. do 2010. broj registriranih stručnih medicinskih biohemičara smanjen je za gotovo 50%.