الكيمياء الحيوية

تستخدم الإنزيمات في صنع وتحسين ما يقرب من 400 منتج استهلاكي وتجاري يومي، ويتم استخدامها في تصنيع الأطعمة والمشروبات، وتغذية الحيوانات، والمنسوجات، والتنظيف المنزلي، ووقود السيارات وتوليد الطاقة.

تكون الإنزيمات أحيانا في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث، ومن المعلوم أن حوالي 4000 تفاعل من هذا القبيل يتم تحفيزها بواسطة الإنزيمات، ولكن العدد قد يكون أعلى من ذلك، وتسمح الإنزيمات بحدوث ردود الفعل بالمعدل الضروري للحياة.

إن الإنزيمات غالبًا ما تكون جزيئات كبيرة تتكون من عدة مئات من الأحماض الأمينية، إلا أن المناطق الوظيفية للإنزيم تقتصر عمومًا على الشقوق الموجودة على السطح والتي تشكل جزءًا صغيرًا فقط من الحجم الكلي للإنزيم.

عادة ما تنتمي الإنزيمات البكتيرية التي تحدد المقاومة إلى عائلات كبيرة كبيرة، ونشأ العديد منهم من إنزيمات كان لها في الأصل وظائف أخرى

تقوم النباتات بتجميع وتخزين مجموعة واسعة من المركبات السامة الكيميائية والبروتينية كجزء من نظام دفاعها المصمم لاكتشاف الكائنات الغازية والاستجابة لها،

تتكاثر ميكروبات التربة على خلايا الجذور الميتة وما يسمى بالإفرازات، وهو مركب غني بالكربون، يعزز نموها وأنشطتها التي تؤدي إلى إفراز إنزيم يعالج العناصر الغذائية لامتصاص النبات.

على الرغم من أنه لا تزال هناك بعض قطاعات صناعة الخنازير والدواجن التي لا تستخدم الإنزيمات الخارجية، إلا أن نمو سوق الإنزيمات كان كبيرًا، ونظرًا لأن الإنزيمات تعمل على تحسين هضم مكونات العلف النباتية، فإنها توفر فوائد اقتصادية فورية للإنتاج الحيواني.

تحديد البروتين بناءً على تحليل النيتروجين لمعظم مصفوفات الطعام يبالغ في تقدير محتوى البروتين مقارنةً بتحليل الأحماض الأمينية، سواء تم استخدام عوامل التحويل الخاصة بالأنواع أم لا

السكريات من العناصر الغذائية الرئيسية، وهي أحد المتطلبات الغذائية الرئيسية للعديد من الكائنات الحية؛ لأنها تزود الجسم بمصدر للطاقة الكيميائية

تعتبر الدهون والزيوت ذات أهمية تجارية وتقنية كبيرة في النظم الغذائية وتلعب دورًا حيويًا في الجودة من منظور تغذوي ووظيفي.

تحتوي العديد من البروتينات، ومعظمها عبارة عن إنزيمات، على مكونات عضوية أو أولية ضرورية لنشاطها واستقرارها، وبالتالي فإن دراسة تطور البروتين لا تعطي نظرة ثاقبة هيكلية فحسب، بل تربط أيضًا بروتينات أجزاء مختلفة تمامًا من عملية التمثيل الغذائي.

تعتبر طبيعة الكربوهيدرات ذات أهمية كبيرة عند التوصية بالوجبات الغذائية التي تهدف إلى تقليل مخاطر الإصابة بالسكري من النوع الثاني وأمراض القلب والأوعية الدموية وفي علاج المرضى الذين يعانون بالفعل من أمراض ثابتة

تعد معدلات تحلل بروتينات الإنزيم وإعادة تركيبها أمرًا بالغ الأهمية لاقتصاد الطاقة الخلوية لأن مثل هذا الدوران يمكن أن يستهلك حوالي نصف ميزانية طاقة الصيانة في الميكروبات والنباتات، وبالتالي، فإن معدلات دوران البروتين عالية الإنزيم تقلل من إنتاجية النظم الحيوية.

إن تثبيط الإنزيم القابل للعكس والذي لا رجوع فيه هما طريقتان لآليات تثبيط الإنزيم المسؤولة عن تقليل نشاط الإنزيم، وبشكل عام، تقلل المثبطات من توافق الركيزة والإنزيم، مما يؤدي إلى تثبيط تكوين مجمعات الركيزة الإنزيمية. 

تنظيم الإنزيم يشير إلى الآليات المتعددة المتاحة للتحكم في نشاط الإنزيمات، مثلا، يمكن أن تتحلل الإنزيمات أو الركائز، ويمكن للجزيئات أن ترتبط بالإنزيمات لمنع انهيار الركيزة، أو يمكن تجزئة الإنزيمات لمنعها من العمل خارج تلك البيئة.

يمكن القول بانه من المقبول عمومًا أنه ليس فقط البروتينات متعددة الوحدات الفرعية، ولكن أيضًا البروتينات الأحادية تخضع للتنظيم الخيفي، وتعتبر الروابط الخيفية أساسًا مركبات منخفضة الوزن الجزيئي ترتبط بالمواقع التنظيمية المستقلة طوبولوجيًا عن المراكز الوظيفية.

تلعب الأحماض الأمينية دورًا مهمًا في الحفاظ على الصحة العامة، وهناك العديد من الأحماض الأمينية، ولكن 20 منها فقط مهمة حقًا للصحة ويمكن تقسيمها إلى نوعين: الأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية

تعتبر الفسفوليبيدات جزيئات برمائية ذات سلاسل أحماض دهنية كارهة للماء وشقوق محبة للماء، وتحدث بشكل طبيعي في جميع الكائنات الحية باعتبارها المكونات الرئيسية لأغشية الخلايا، وهي عبارة عن جزيئات منتشرة في كل مكان تشارك في أحداث خلوية عديدة.

يعتبر الكاتالاز هو إنزيم كبير متعدد المجالات، ويمكن تقسيم أنواع إنزيمات الكاتالاز إلى فئات، وتوجد بروتينات الكاتالاز في واحدة من الفئات في الغالب في البكتيريا والنباتات وتحتوي على حوالي 500 من بقايا الأحماض الأمينية لكل وحدة فرعية.

يبدو أن قدرة البروتين الغذائي على تحفيز تخليق البروتين تعتمد إلى حد كبير على كل من خصائصه من الأحماض الأمينية وحركية الهضم وامتصاص الأحماض الأمينية.

التحويل هو العملية التي يتم من خلالها إزالة المجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية ونقلها إلى أحماض كيتو المستقبلة لتوليد نسخة الأحماض الأمينية من حمض الكيتو ونسخة حمض الكيتو من الأحماض الأمينية الأصلية.

 يتم امتصاص كل البروتين بشكل أساسي على شكل ثلاثي الببتيدات أو ثنائي الببتيدات أو أحماض أمينية وتحدث هذه العملية في الاثني عشر أو الصائم القريب من الأمعاء الدقيقة.

هناك حد لمقدار البروتين الذي يمكن للجسم امتصاصه بكفاءة مرة واحدة، ووفقًا للدراسات، ويتم تعظيم تخليق البروتين العضلي بجرعة من 20 إلى 25 جرامًا من البروتين.

يستلزم التمثيل الغذائي للبروتين تكوين البروتينات والأحماض الأمينية، والمعروفة باسم الابتنائية، وكذلك تكسير البروتينات إلى أحماض أمينية، والمعروفة باسم الهدم.

تعمل بروتينات النقل في كل من النقل النشط والسلبي لتحريك الجزيئات عبر غشاء البلازما، ويمكن العثور على مجموعتين رئيسيتين من بروتينات النقل داخل غشاء البلازما، وكل منهما تساعد الجزيئات المحبة للماء على المرور عبر غشاء البلازما.

البروتين هو مادة موجودة في جميع الكائنات الحية، كما أن البروتينات ذات قيمة غذائية كبيرة وتشارك بشكل مباشر في العمليات الكيميائية الأساسية للحياة، ويكون جزيء البروتين كبير جدًا مقارنة بجزيئات السكر أو الملح

من كمية البروتين التي يجب أن تستهلكها، إلى الأنواع المختلفة من البروتينات النباتية والحيوانية، إلى الضجة الجديدة حول البروتينات البديلة فقد يلعب البروتين دورًا مهمًا في صحة الإنسان

الأحماض الأمينية هي مركبات عضوية تكون أساسا من  النيتروجين والكربون والهيدروجين والأكسجين، ويوجد 20 نوع من الأحماض الأمينية يحتاجها الجسم لاكتمال نموه

تعمل الأحماض الأمينية بمثابة اللبنات الأساسية للبروتينات، تحفز البروتينات الغالبية العظمى من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية، وتوفر العديد من العناصر الهيكلية للخلية، وتساعد على ربط الخلايا معًا في الأنسجة.

الأحماض الأمينية غير الأساسية تملأ الأدوار الأساسية وتدعم الأحماض الأمينية غير الأساسية في نمو الأنسجة وإصلاحها، ووظيفة المناعة، وتكوين خلايا الدم الحمراء، وتكوين الهرمونات.