thumb|right|Representacion dau modèl tridimensionau d'una proteïna, un exemple d'objècte estudiat per la bioquimia.

La bioquimia es la disciplina scientifica qu'estúdia lei procès quimics que se debanan au sen deis organismes vivents, especialament dins lei cellulas. Eissida de la quimia e de la biologia, la bioquimia s'interessa donc principalament ais estructuras, ai foncions e ais interaccions dei macromoleculas biologicas coma lei glucids, lei lipids, lei proteïnas e leis acids nucleïcs. Per aquò, obsèrva tanben lo comportament dei moleculas pus pichonas e deis ions que participan ai reaccions quimicas intracellularas. Seis aplicacions de la bioquimia son largas car la disciplina a de liames amb plusors autrei brancas dei sciéncias coma la quimia analitica, la quimia organica e la fisica. Es ansin venguda un domeni important en agricultura, en agronomia e en medecina

Istòria

Lei precursors de la bioquimia

Se la bioquimia modèrna es eissida de la mescla entre la quimia e la biologia, demòra possible de trobar de trabalhs precursors dins lei periòdes istorics ancians. Per exemple, lei concèptes de ying e yang ò la teoria deis umors mesclèron de preocupacions alquimicas e biologicas. L'idèa de liar lei transformacions de la matèria e l'estat de santat d'un individú es donc fòrça vièlha. S'obsèrva au mens dins la pensada grèga, romana, chinesa, indiana e aràbia.

Durant l'Edat Mejana, aquelei concepcions anticas evolucionèron segon lei descubèrtas dei mètges e deis alquimistas. Pasmens, lei limits dei conoissenças dau periòde permetèron pas d'establir de liames suplementaris en despiech de quauqueis experiéncias coma aquelei de Santorio Santorio (1561-1636) sus la nutricion. Aquò deguèt esperar la fondacion de la quimia modèrna, lo desvolopament de la termodinamica e la descubèrta dei cellulas durant lo sègle XIX. Una etapa majora aguèt luòc amb lei trabalhs de Justus von Liebig (1803-1873 e de Louis Pasteur (1822-1895). D'efiech, lo premier prepausèt dirèctament d'adaptar lei lèis de la quimia a la fisiologia e au tractament dei patologias(en) Ton van Helvoort, Arne Hessenbruch (ed.). Reader's Guide to the History of Science, Fitzroy Dearborn Publishing, 2000, p. 81.. Lo segond, gràcias a seis estudis sus la fermentacion, mostrèt l'existéncia d'un mecanisme quimic dirigit per un microorganisme.

Après aquelei trabalhs, la bioquimia s'estructurèt rapidament a la fin dau sègle XIX a l'entorn de dos aisses principaus de recèrcas : leis enzims e lo metabolisme. Lo mot « bioquimia » eu meteis foguèt imaginat en 1903 per Carl Neuberg (1877-1956).

Lei recèrcas sus leis enzims

Coneguda tre la fin dau sègle XVIII(fr) René Antoine Ferchault de Réaumur, "Observations sur la digestion des Oiseaux", Histoire de l'académie royale des sciences, 1752, vol. 266, p. 461., la digestion de la carn per de secrecions produchas per l'estomac foguèt un dei ponchs de partença principaus de la recèrca en bioquimia. En 1833, aquò menèt a la descubèrta de la diastasa, lo premier enzim identificat, per Anselme Payen (1795-1871). Lo tèrme « enzim » eu meteis foguèt inventat per Wilhelm Kühne (1837-1900) en 1878 e l'estudi deis enzims se raprochèt d'aqueu de la fermentacion après lei descubèrtas de Pasteur sus aqueu subjècte.

En 1897, una etapa majora foguèt passada dins la comprenença dau foncionament deis enzims amb lei trabalhs d'Eduard Buchner (1860-1917). D'efiech, descurbiguèt que leis enzims continuavan de foncionar en l'abséncia de cellulas. Ansin, capitèt de realizar una fermentacion dins una solucion desprovesida de levaduras viventa. Aquò permetèt de comprendre que leis enzims èran de substàncias quimicasBuchner recebèt lo Prèmi Nobel de Quimia 1907 per aquela descubèrta.. Una autra consequéncia dei trabalhs de Buchner regardèt la nomenclatura. Desenant, leis enzims foguèron designats per lo sufix -asa apondut au radicau de la substància pertocada per l'activitat d'aquel enzim. Per exemple, la lactasa favoriza l'idrolisi de la lactòsa.

Après aquela descubèrta majora, lei bioquimistas assaièron de determinar la natura precisa deis enzims. La dificultat principala foguèt de diferenciar leis enzims e lei proteïnas. D'efiech, au començament dau sègle XX, per la màger part de la comunautat scientifica, lei proteïnas podián pas elei meteissei assegurar una catalisi quimica. Pasmens, lo contrari foguèt demostrat en 1926 per James B. Sumner (1887-1955). D'efiech, Sumner capitèt d'isolar e de cristallizar l'ureasa, çò que li permetèt de demostrar qu'aquel enzim èra ben constituit d'una proteïna unica. En 1937, descurbiguèt la meteissa causa per la catalasa. Enterin, de descubèrtas similaras confiermèron aquelei resultats en 1930 amb l'estudi de la pepsina per John Howard Northrop (1891-1987) e Wendell Meredith Stanley (1904-1971)Per aquelei descubèrtas, Sumner, Northrop e Stanley recebèron lo Prèmi Nobel de Quimia 1946..

Lei recèrcas sus lo metabolisme

Lei recèrcas sus lo metabolisme comencèron durant la premiera mitat dau sègle XX. Son precursor pus famós es Hans Krebs (1900-1981), un estudiant d'Otto Heinrich Warburg (1883-1970). Lo premier estudièt divèrseis elements dau metabolisme intermediari coma la sintèsi de l'urèa dins lo fetge dei mamifèrs, la sintèsi de l'acid uric en leis aucèus, lo transpòrt d'electrolits e lo foncionament de la respiracion cellulara. Pasmens, es mai que mai coneguda per sa participacion a la descubèrta dau cicle de Krebs, una etapa fondamentalas de l'oxidacion dei produchs alimentaris(en) H. Kornberg, "Krebs and his trinity of cycles", Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2000, vol. 1, n° 3, pp. 225–228.Per son trabalh, Krebs recebèt lo Prèmi Nobel de Fisologia ò de Medecina 1953.. Lo segond descurbiguèt d'elements importants dau metabolisme dei cellulas cancerosas. Pasmens, durant aqueu periòde, se fau tanben nòtar lo trabalh de Fritz Albert Lipmann (1899-1986) que descurbiguèt lo coenzim A, una substància aguent un ròtle major dins lo cicle de KrebsPer son trabalh, Lipmann recebèt lo Prèmi Nobel de Fisologia ò de Medecina 1953..

Puei, en 1960, Robert K. Crane (1919-2010) esplechèt de trabalhs pus ancians sus la glucòsa, menats per Emil Fischer (1852-1919), per descubrir lo mecanisme dau cotranspòrt sòdi-glucòsa qu'intervèn au nivèu de l'absorpcion intestinala. Aquel eveniment es una etapa importanta dins l'istòria de la bioquimia car marca la premiera descubèrta de flux liats implicant un ion e una molecula. Menèt tanben a d'autrei descubèrtas majoras sus l'utilizacion de la glucòsa per l'organisme. Dins aquò, regardant la glicolisi, se fau egalament mencionar lei recèrcas menadas per Gustav Embden (1874-1933), Otto Fritz Meyerhof (1884-1951) e Jakub Karol Parnas (1884-1949) que descurbiguèron lei procès de degradacion de la glucòsa dins lei muscles ò de Karl Lohmann (1898-1978) que descurbiguèt l'adenosina trifosfat(de) K. Lohmann, "Über die Pyrophosphatfraktion im Muskel", Naturwissenschaften, aost de 1929, vol. 17, n° 31, pp. 624–625..

Concèptes principaus

Leis elements dau vivent

Aperaquí 25 elements quimics de la taula periodica son necessaris a diferentei formas de vida. Leis elements rars dins lo mitan naturau son generalament pas utilizats per leis èssers vivents amb quauqueis excepcions coma l'iòde e lo selèni. Au contrari, leis elements abondós son sovent utilizats. Pasmens, i a tanben d'excepcions coma lo titani e l'alumini que participan pas ai mecanismes dau vivent. D'un biais generau, leis organismes utilizan lei meteisseis elements quimics mai existís quauquei diferéncias entre leis animaus e lei vegetaus. Per exemple, leis algas utilizan lo bròme, causa que sembla fòrça rara per lei plantas terrèstras e leis animaus(en) Alison Butler e Jayme N. Carter-Franklin, « The role of vanadium bromoperoxidase in the biosynthesis of halogenated marine natural products », Natural Product Reports, vol. 21, n° 1,‎ 2004, pp. 180–188..

Per exemple, un èsser uman mejan es constituit de sièis elements principaus que son l'oxigèn (65%), lo carbòni (18%), l'idrogèn (10%), l'azòt (3%), lo calci (1,4%) e lo fosfòr (1,1%). Lo rèsta es fach de potassi, de sofre, de sòdi, de clòr, de magnèsi, de fèrre, de fluor, de zinc, de silici e d'un desenau d'autreis elements que son pas totjorn necessaris a la vida(en) Forrest H. Nielsen, Ultratrace minerals : dietary minerals, trace elements, Estimated Average Requirement, mineral metabolism, intestinal absorption, arsenic, pharmacology, structure-activity relationships, mechanism of action, nutrient deficiencies, toxicology, signs and symptoms (animals and humans), Williams & Wilkins, coll. « United States Department of Agriculture Digital Collections », 1999.

Lei biomoleculas

Lei glucids

Lei glucids son un ensemble de compausats constituits per de monomèrs dichs òsas. Son devesits en dos grops principaus. Lo premier es format per leis aldòsas que son fachs d'una cadena d'alcòls segondaris aguent una foncion aldeïd a una extremitat. Lo segond es format per lei cetòsas que tènon una foncion cetona sus sa cadena carbonada mentre que leis autreis atòms de carbòni son portaires d'una foncion alcòl primari ò segondari segon sa posicion.

Leis òsas an un ròtle major dins lo metabolisme energetic dei cellulas e dins lo biosintèsi deis acids nucleïcs, dei cerebrosids e dei glicoproteïnas. Pòdon pereu intervenir dins de mecanismes de detoxicacion. Doas òsas pòdon s'unir gràcias a una liason osidica per formar un disacarid. Per exemple, es lo cas dau sucre comun, la sacaròsa, qu'es lo resultat de l'union d'una molecula de glucòsa e d'una molecula de fructòsa. Es tanben lo cas de la lactòsa qu'es constituida per la galactòsa e la glucòsa. Per d'assemblatges pus complèxs, se parla d'oligosacarids (fins a 10 òsas) e de polisacarids (en delà de 10 òsas).

Leis oligosacarids e lei polisacarids intervènon dins plusors organismes per permetre l'estocatge de l'energia (amidon, glicogèn...) ò per assegurar la rigiditat de certanei teissuts (cellulòsa, quitina...). En lei bacterias, forman la màger part de la membrana bacteriana e, per aquela rason, an un ròtle important dins lo sistèma immunitari car pòdon èsser caracteristics de la preséncia d'un antigèn. Enfin, determinan lei grops sanguins e participan a l'expression dau complèx major d'istocompatibilitat.

Lei lipids

Lei lipids constituisson una categoria pauc omogenèa de moleculas caracterizadas per un caractèr idrofòb important. Es a dire que son quasi insolubles dins l'aiga mai solubles dins la màger part dei solvents organics. Au nivèu metabolic, lei lipids son de resèrvas d'energia. Per exemple, lei sucres son transformats en lipids e gardats dins lei cellulas adiposas en vista d'un besonh ulterior.

Lei lipids, especialament lei fosfolipids, son lo constituent major dei membranas cellularas. D'efiech, sei proprietats idrofobas empachan lo passatge dei moleculas polaras e deis ions. Ansin, lei canaus ionics, fachs de proteïnas particularas, son leis accès unics permetent l'intrada ò la sortida d'aquelei compausats. Tanben, plusors ormonas son de lipids coma lo colesteròu e sei derivats. Enfin, de còps, lei vitaminas liposolublas son classadas entre lei lipids.

Au contrari d'autrei familhas de biomoleculas coma lei proteïnas, lei lipids son pas de macromoleculas compausadas de l'union de moleculas pus pichonas. En causa de sa diversitat, lei lipids an pas de definicion partejada per tota la comunautat scientifica. Pasmens, existís una classificacion basada sus l'esquelèta carbonada dei moleculas. Aquò permet de definir de grops coma leis acids gras, lei glicerids e leis esteròus.

Lei proteïnas