الموارد الطبيعية هي شيء يأتي من الطبيعة سواء كانت معدنية أو نباتية أو حيوانية، حيث إن كل كائن يتكون من مواد تتشكل من مواد كيميائية مختلفة، كالصخور والمياه والغاز وحتى الكائنات الحية، كما تسمى العملية الكيميائية في الكائنات الحية بالكيمياء الحيوية.
الكيمياء الحيوية
الكيمياء الحيوية هي عملية أو ظاهرة تتعلق بخصائص التفاعلات الكيميائية في خلية أو كائن حي، حيث تشير (Biokimia) نفسها إلى عمليات التوليف مثل التغييرات في تكوين المادة في الكائنات الحية، وعلى الرغم من أن العمليات الكيميائية الحيوية تحدث في الأشياء والعناصر الموجودة في الكائنات الحية، فإن كل هذه الأشياء تحدث في حياتنا اليومية، مثل تكوين الطاقة وتصنيع الأدوية واللقاحات والابتكار الزراعي والطب وغير ذلك الكثير.
استخدامات الكيمياء الحيوية في الحياة اليومية
الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية هي عملية هندسة بنية وراثية في كائن حي، تحدث عن طريق إدخال أو أخذ جزء جيني لإنتاج حمض نووي جديد أو تركيب جيني، كما تتمثل إحدى طرق القيام بهندسة الحمض النووي في استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وتستخدم هذه العملية الإنزيمات لتسريع معدل تفاعل تخليق الحمض النووي، ثم يتم القيام بعمل نسخة من تسلسل الحمض النووي المطلوب وترتيب جديد للحمض النووي.
وفي الاستخدام اليومي، يمكن تطبيق (PCR) على الطب الشرعي للتعرف على حالة الجسم؛ من أجل معرفة هويته أو تتبع أصله من خلال مقارنة الحمض النووي أو يشار إليه عادةً ببصمات الأصابع.
البناء الضوئي
التمثيل الضوئي هو مصطلح مشتق من كلمتين، وهما الصورة،والتي تعني الضوء، والتوليف الذي هو مزيج من مادتين، والتمثيل الضوئي حرفيًا هو عملية لإنتاج منتج على شكل سكريات (كربوهيدرات) وغاز الأكسجينمن خلال دمج جزيئين من (H2O) و(CO₂) ثم بمساعدة الطيف الأزرق الفاتح والأحمر.
إحدى الكائنات الحية التي يمكنها إجراء عملية التمثيل الضوئي هي النباتات والبكتيريا الزرقاء أو الطحالب الزرقاء، ويشار عادة إلى بعض الكائنات الحية القادرة على التمثيل الضوئي باسم (autotrophs)، وهي ذاتية التغذية وهي كائنات قادرة على إنتاج احتياجات الطاقة بشكل مستقل من خلال العمليات البيوكيميائية بمساعدة الضوء من دمج المواد غير العضوية في المواد العضوية.
المستقبلات الثانوية
كل كائن حي قادر على إنتاج المستقلبات الأولية والثانوية، مع ذلك هناك اختلافات مميزة في كل كائن حي في إنتاج المستقلبات الثانوية، فالمستقلبات الثانوية هي مركبات مستقلبة تنتجها الكائنات الحية لدعم النمو ولها خصائص مختلفة في كل نوع، حيث إن طبيعة المستقلبات الثانوية ليست ضرورية أو لا يجب أن تكون موجودة، بسبب وجود الإيتابولات الثانوية على أساس الظروف البيئية، ولا يتم إنتاج المستقلبات الثانوية دائمًا، ولكنها ستكون متاحة فقط عند الحاجة.
التنفس
كل كائن حي له خصائص تجربة التنفس، حيث إن التنفس هو تفاعل أكسدة لإنتاج الطاقة ويحدث في خلايا الكائنات الحية، وهو عملية تنفسية على شكل نقل للأكسجين، والتي تنتج المنتج النهائي على شكل ثاني أكسيد الكربون وكذلك بخار الماء، كما تتنفس الكائنات الحية في عملية الاحتراق، بالإضافة إلى إصلاح شامل للطاقة لضروريات الحياة، ومن خلال التنفس على شكل مادة كربوهيدراتية في الجسم وكذلك الأكسجين كعامل احتراق يمكن أن ينتج (ATP)، وهو مركب عالي الطاقة.
في عملية تكوين الطاقة أو (ATP)، ينقسم التنفس إلى نوعين؛ التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي، فالتنفس الهوائي هو التنفس الذي يتطلب الأكسجين في عملياته، بينما التنفس اللاهوائي هو التنفس الذي لا يتطلب الأكسجين في كل عملية.
التخمير
إن التخمير بشكل عام هو تحلل المركبات العضوية التي تقوم بها الكائنات الحية لإنتاج الطاقة في الظروف اللاهوائية والمنتجات الثانوية في شكل غاز، ومثال على التخمير هو عملية صنع شريط على الأرز اللزج، حيث تتطلب عملية التخمير ظروفًا لاهوائية حتى تتمكن المركبات الموجودة في البكتيريا من تكسير السكر إلى إيثانول وحمض اللاكتيك.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام بعض التخمير الذي ينتج منتجات الغاز في عملية الخبز. في عملية صنع الكعكة، يتم خلطها بمكونات التخمير بحيث يمكن للعجين أن ينتج غازًا ويحبس حتى يمكن للخبز التمدد.
تجلط الدم
التخثر هو عملية تكتل النظام الغرواني كليًا أو جزئيًا بسبب التغيرات في الكيمياء، حيث يحدث التخثر عادة في المواد الغروانية، حيث تكون الأيونات قريبة من بعضها ثم تحيد الشحنة وتشكل طبقة أو غمدًا يسبب التخثر.
مثال على التخثر هو عملية تخثر الدم التي تحدث بسبب تكوين الفيبرين في الدم، مما يؤدي إلى تجلط الدم ويمكن أن يتوقف النزيف في الجرح، ومن الأمثلة على ذلك يصبح بياض البيض صلبًا عند طهيه، ويحدث هذا بسبب تمسخ البروتين الذي يصبح صلبًا في النهاية.
هرمونات النبات
الهرمون مادة يمكن أن تنتجها أجزاء من الجسم بشكل طبيعي، ويتم نقلها إلى أجزاء أخرى من الجسم ولها تأثير فريد على الوظائف المورفولوجية والفسيولوجية للكائنات الحية، والهرمونات في النباتات لها وظيفة في المساعدة على نمو النبات، حيث إن واحد منهم هو هرمون أوكسين الذي يعمل على تحفيز النمو في النباتات، وأيضا هناك هرمونات على شكل غازات مثل الإيثيلين والتي تعمل في عملية طهي الفاكهة.
ولكن هناك أيضًا هرمون يعمل كعلاج للجروح في النباتات، وهو حمض ترومالين، وهذا الهرمون قادر على تجديد الخلايا في النباتات بحيث تشكل الأنسجة كالس، وهي شبكة لم تتشوه في موقع الإصابة.
التغذية الغذائية
في التغذية يعد المحتوى الغذائي مهمًا جدًا بالنسبة للإنسان ليكون متوازنًا وحسب الحاجة، فالتغذية هي عملية تحدث في كل كائن حي عن طريق تناول واستخدام المواد الموجودة في الطعام لتكون مفيدة في البقاء على قيد الحياة.
يحتوي الطعام الموجود فيه على أمثلة مختلفة من العناصر الكيميائية التي يمكن أن تحل محل العناصر الكيميائية في الجسم أو تسمى عادة العناصر الغذائية، وتتمثل وظيفة العناصر الغذائية في توفير الطاقة لجسمنا، بحيث يكون للجسم طاقة كافية للقيام بالأنشطة واختيار النمو وإصلاح أنسجة الجسم.
السماد
السماد هو عملية تحلل بواسطة الميكروبات المشتقة من الأجسام العضوية لإنتاج مركبات أبسط، وأحد الأمثلة على ذلك هو تحطيم المركبات العضوية C و N العضوية إلى مركبات C و N أبسط، وفي حالة التسميد يمكن أن يتم ذلك بطرق مختلفة، أي عن طريق العمليات الهوائية واللاهوائية، حيث ستنتج العملية اللاهوائية سمادًا أسرع؛ لأن النشاط البكتيري في ظل الظروف اللاهوائية أعلى من العملية الهوائية أو مع إمداد كافٍ من الأكسجين.
في مجال زراعة السماد مهم جدًا؛ لأنه مفيد في عملية تسميد النباتات، بحيث يمكن للتربة التي تمت معالجتها وإعطائها السماد العضوي أن توفر العناصر الغذائية في التربة، وبالإضافة إلى ذلك، يعتبر التسميد أكثر فائدة لمعالجة النفايات الزراعية بحيث يتم الحفاظ على الظروف البيئية بشكل أكبر ويمكن تنفيذ الزراعة المستدامة.
