Факультет

Студентам

Посетителям

Значение биохимии в биологии, медицине, сельском хозяйстве, промышленности

Важнейшей задачей динамической биохимии является изучение обмена веществ или метаболизма живой клетки.

Обмен веществ — это совокупность двух диаметрально противоположных, гармонически сочетающихся процессов — синтеза (анаболизма) и разложения (катаболизма) веществ. Метаболизм лежит в основе логических представлений о развитии живой материи, подчеркивает огромнейшую разницу между живой и неживой природой; обусловливает непрерывную связь живого организма с внешней средой. В живую клетку поступают вещества, которые затем опосредуются ею в собственные, преемственные для нее соединения; последние разрушаются и выводятся в окружающую среду.

Обмен веществ в живой клетке не отделим от обмена энергии. Синтез веществ живого организма, сложность его структуры не возможны без затраты химической энергии. Эту энергию организм черпает из окружающей среды вместе с питательными веществами. Свободная энергия этих веществ в живой клетке преобразуется в энергию химических связей веществ самой клетки; последняя при разложении этих веществ вновь возвращается в окружающую среду в форме тепла или других бесполезных для клетки форм энергии.

Как самостоятельная область научных знаний биохимия начала развиваться около ста лет назад. С осознанием того факта, что процессы, протекающие в живой клетке, могут быть объяснены с позиций точных наук — химии и физики. Термин “биохимия” был предложен Нейбергом в 1903 году. В течение последних 50 лет биохимия преобразовалась в крупную науку. Ее развитие происходило и вширь, и вглубь. Возникли такие направления, как биохимия человека, биохимия животных, биохимия растений, энзимология — наука о биологических катализаторах — ферментах, техническая биохимия.

Исключительно большая роль биохимии в технологии пищевых продуктов. Следует подчеркнуть, что любая технологическая операция при производстве продукта основана на биохимических или физико-химических процессах, либо обе эти категории процессов тесно взаимосвязаны между собой. Если у Вас появилось желание заниматься этой увлекательной деятельностью, запишитесь на курсы по химии, где подробно ответят на вопросы и предложат доступный к пониманию материал.

Итак, глубокое и всестороннее изучение обмена веществ живой клетки является одной из актуальных задач в познании сущности жизни. Однако это изучение имеет и важное прикладное значение для медицины, животноводства, растениеводства, биотехнологии, промышленной переработки сельскохозяйственного сырья.

Различные заболевания человека сопровождаются сдвигом в процессах обмена веществ, и важно выяснить причины этих сдвигов и возможности их устранения.

Цель возделывания сельскохозяйственных растений — получение определенных химических соединений: белков, жиров, крахмала, сахара, витаминов, которые используются в питании человека или служат сырьем для перерабатывающей промышленности. Но чтобы управлять развитием растений и оказывать влияние на биосинтез целевого вещества, надо глубоко изучить путь его биосинтеза и сопряженных с ним процессов, иными словами, нужно хорошо представлять тип обмена веществ данного растения. Так, например, особое внимание заслуживает глубокое изучение и влияние различных факторов на синтез и биологическое качество белков пшеницы, на синтез сахарозы в сахарной свекле, крахмала в картофеле, жира — в подсолнечнике. То же самое можно сказать и о увеличении продуктивности животноводства.

По А.И.Опарину, большинство отраслей пищевой промышленности имеют три основных стадии:

  1. хранение сырья
  2. механическая или любая иная физическая обработка сырья
  3. ферментация

Основным биохимическим процессом при хранении сырья является дыхание. Семена хлебных культур, клубни картофеля, корни сахарной свеклы — это живые организмы. Интенсивность дыхания тесно связана с состоянием хранящегося объекта, с условиями окружающей среды. При дыхании происходит трата ценных питательных веществ, достигающих внушительных размеров, снижение качества сырья. Достаточно привести пример по хранению корней сахарной свеклы. Известно, что в результате гидролиза сахарозы и биополимеров в конце сезона сахароварения существенно снижается выход сахара из перерабатываемой свеклы. В соответствующем разделе учебника об этом будет более подробно сказано. Аналогичную картину можно нарисовать при хранении картофеля, семян хлебных злаков, муки, круп.

На практике при хранении стремятся создать такие условия, при которых хранящееся сельскохозяйственное сырье оставалось бы живым, а обмен веществ в нем подавлен. Такое состояние известно под название анабиоз. С технологической точки зрения это наиболее рациональный метод хранения, поскольку он ведет к сокращению потерь ценных питательных веществ и к подавлению деструктивных процессов. Важными факторами, с помощью которых живой объект переводят в состояние анабиоза, являются температура и влажность хранящегося объекта.

Механическая или любая иная физическая обработка сырья включает его дробление, измельчение, размалывание, тепловое воздействие. Если при хранении сырье имеет внутреннюю регуляцию биохимических реакций, то после такой обработки нарушается взаимосвязь и действие саморегулирующих систем, создается новое соотношение биохимических процессов; эти процессы протекают разрозненно, несогласованно, и главное — резко возрастает действие гидролитических ферментов.

Третья стадия — ферментация — важнейшая в технологии пищевых продуктов. Именно на этой стадии формируются качество, вкусовые достоинства пищевого продукта, его выход из перерабатываемого сырья. Хотя она условно и выделена в отдельную стадию, однако она может тесно переплетаться со второй стадией. На этих стадиях осуществляется перевод заключенных в сырье веществ в легко усвояемую форму (мукомолье, хлебопечение), сообщается продукту удобная для сохранения и потребления форма (сахар, крупы, крахмал, молочные, мясные, овощные консервы). Задача технолога на третьей стадии — направить ферментативные реакции в нужную сторону, подавить побочные процессы, создать оптимальные условия для основных процессов. Важнейшими рычагами, которые здесь используются являются температура, pH среды, влажность, время, аэрация и прочее.

Таким образом, роль биохимии в технологии пищевых продуктов исключительно велика. Она имеет определенное значение в совершенствовании технологических процессов, в создании новых схем и принципов переработки сырья.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: