В этой статье мы ответим на вопрос, что такое биохимия. Здесь мы рассмотрим определение этой науки, ее историю и методы исследования, уделим внимание некоторым процессам и определим ее разделы.
Введение
Чтобы ответить на вопрос о том, что такое биохимия, достаточно сказать, что это наука, посвященная химическому составу и процессам, протекающим внутри живой клетки организма. Однако она имеет множество составляющих, узнав которые, можно более конкретизировано составить представление о ней.
В некоторых временных эпизодах XIX века терминологическая единица «биохимия» стала впервые использоваться. Однако была введена в научные круги лишь в 1903 году химиком из Германии - Карлом Нейбергом. Эта наука занимает промежуточную позицию между биологией и химией.
Исторические факты
Ответить на вопрос четко, что такое биохимия, человечество смогло лишь около ста лет назад. Несмотря на то что общество использовало биохимические процессы и реакции еще в далекой древности, оно не подозревало о наличии их истинной сути.
Одними из самых отдаленных примеров может служить изготовление хлеба, виноделие, сыроварение и т. д. Ряд вопросов о целебных свойствах растений, проблем со здоровьем и т. п. заставил человека вникнуть в их основу и природу деятельности.
Развитие общего набора направлений, которые в конечном итоге привели к созданию биохимии, наблюдается уже в древних временах. Ученый-врач из Персии в десятом веке написал книгу о канонах врачебной науки, где смог подробно изложить описание различных лекарственных веществ. В XVII веке ван Гельмонт предложил термин «фермента» как единицы реагента химической природы, участвующей в пищеварительных процессах.
В XVIII веке, благодаря работам А.Л. Лавуазье и М.В. Ломоносова, был выведен закон сохранения массы вещества. В конце того же века было определено значение кислорода в процессе дыхания.
В 1827 году наука позволила создать разделение молекул биологической природы на соединения жиров, белков и углеводов. Этими терминами пользуются до сих пор. Годом позже в работе Ф. Велера было доказано, что вещества живых систем могут синтезироваться искусственными способами. Еще одним важным событием было изготовление и составление теории строения органических соединений.
Основы биохимии формировались многие сотни лет, но приняли четкое определение в 1903 году. Эта наука стала первой дисциплиной из разряда биологических, которая обладала собственной системой математических анализов.
Спустя 25 лет, в 1928 году, Ф. Гриффит провел эксперимент, целью которого было исследование механизма трансформации. Ученый заражал мышей пневмококками. Он убивал бактерии одного штамма и добавлял их к бактериям другого. Исследование показало, что процесс очистки болезнетворных агентов привел к образованию нуклеиновой кислоты, а не белка. Перечень открытий пополняется и в настоящее время.
Наличие смежных дисциплин
Биохимия - это отдельная наука, однако ее созданию предшествовал активный процесс развития органического раздела химии. Главное отличие заключается в объектах исследования. В биохимии рассматриваются только те вещества или процессы, которые могут протекать в условиях живых организмов, а не за их пределами.
В конечном итоге биохимия включила понятие молекулярной биологии. Отличаются они между собой преимущественно методами действий и предметам, которые они изучают. В настоящее время терминологические единицы «биохимия» и «молекулярная биология» стали использоваться в качестве синонимов.
Наличие разделов
На сегодняшний день биохимия включает в себя ряд исследовательских направлений, среди которых:
Раздел статической биохимии - наука о химическом составе живых существ, структур и молекулярном разнообразии, функций и т. д.
Существует ряд разделов, изучающий биологические полимеры белковых, липидных, углеводных, аминокислотных молекул, а также нуклеиновые кислоты и сам нуклеотид.
Биохимия, изучающая витамины, их роль и форму воздействия на организм, возможные нарушения в процессах жизнедеятельности при нехватке или чрезмерном количестве.
Гормональная биохимия - наука, изучающая гормоны, их биологический эффект, причины недостатка или переизбытка.
Наука об обмене веществ и его механизмах - динамический раздел биохимии (включает в себя биоэнергетику).
Исследования молекулярной биологии.
Функциональная составляющая биохимии изучает явление химических превращений, отвечающих за функциональность всех компонентов организма, начиная с тканей, а заканчивая всем телом.
Медицинская биохимия - раздел о закономерностях обмена веществ между структурами организма под влиянием заболеваний.
Также существуют ответвления биохимии микроорганизмов, человека, животных, растений, крови, тканей и т. д.
Средства исследования и решения проблем
Методы биохимии основываются на фракционировании, анализе, детальном изучении и рассмотрении структуры как отдельного компонента, так и целого организма или его вещества. Большинство из них формировались в течение XX века, а самую широкую известность получила хроматография - процесс центрифугирования и электрофорез.
В конце XX века биохимические методы начали все чаще и чаще находить свое применение в молекулярных и клеточных разделах биологии. Была определена структура всего генома человеческой ДНК. Это открытие дало возможность узнать о существовании огромного ряда веществ, в частности различных белков, которые не обнаруживались при очистке биомассы, в связи с их чрезвычайно малым содержанием в веществе.
Геномика поставила под сомнение огромное количество биохимических знаний и обусловила развитие изменений в ее методологии. Появилось понятие компьютерного виртуального моделирования.
Химическая составляющая
Физиология и биохимия тесно связаны между собой. Это объясняется зависимостью нормы протекания всех физиологических процессов с содержанием различного ряда химических элементов.
В природе можно встретить 90 компонентов периодической таблицы химических элементов, но для жизни необходимо около четверти. Во многих редких компонентах наш организм вовсе не нуждается.
Различное положение таксона в иерархической таблице живых существ обуславливает разную потребность в наличии тех или иных элементов.
99 % человеческой массы состоит из шести элементов (С, Н, N, O, F, Ca). Помимо основного количества данных видов атомов, образующих вещества, нам необходимы еще 19 элементов, но в малых или микроскопических объемах. Среди них имеются: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na и другие.
Биомолекула белка
Главные молекулы, изучением которых занимается биохимия, относятся к углеводам, белкам, липидам, нуклеиновым кислотам, а также внимание этой науки сосредоточенно на их гибридах.
Белки - соединения, обладающие крупными размерами. Они образуются посредством связывания цепочек из мономеров - аминокислот. Большая часть живых существ получает белки при помощи синтеза двадцати видов этих соединений.
Эти мономеры отличаются между собой структурой радикальной группы, которая играет огромную роль в ходе свертывания белка. Цель этого процесса заключается в образовании трехмерной структуры. Соединяются между собой аминокислоты при помощи образования пептидных связей.
Отвечая на вопрос о том, что такое биохимия, нельзя не упомянуть такие сложные и многофункциональные биологические макромолекулы, как белки. Они имеют больше задач, чем полисахариды или нуклеиновые кислоты, которые необходимо выполнить.
Некоторые белки представлены ферментами и занимаются катализом различных реакции биохимической природы, что очень важно для обмена веществ. Другие белковые молекулы могут выполнять роль сигнальных механизмов, образовывать цитоскелеты, участвовать в иммунной защите и т. д.
Некоторые виды белков способны образовывать небелковые биомолекулярные комплексы. Вещества, созданные путем слияния белков с олигосахаридами, позволяют существовать таким молекулам, как гликопротеины, а взаимодействие с липидами приводит к появлению липопротеинов.
Молекула нуклеиновой кислоты
Нуклеиновые кислоты представлены комплексами макромолекул, состоящих из полинуклеотидного набора цепочек. Их главное функциональное предназначение заключается в кодировке наследственной информации. Синтез нуклеиновый кислоты происходит благодаря наличию мононуклеозидтрифосфатных макроэнергетических молекул (АТФ, ТТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ).
Самые широко распространенные представители таких кислот - это ДНК и РНК. Эти структурные элементы находятся в составе каждой живой клетки, от археи, до эукариотов, и даже в вирусах.
Молекула липида
Липиды - это молекулярные вещества, составленные глицерином, к которым посредством сложно-эфирных связей прикрепляются жирные кислоты (от 1 до 3). Такие вещества делят на группы в соответствие с длиной углеводородной цепочки, а также обращают внимание на насыщенность. Биохимия воды не позволяет ей растворять в себе соединения липидов (жиров). Как правило, такие вещества растворяются в полярных растворах.
Основные задачи липидов заключаются в обеспечении энергией организма. Некоторые входят в состав гормонов, могут выполнять сигнальную функцию или переносить липофильные молекулы.
Молекула углевода
Углеводы - это биополимеры, образованные путем соединения мономеров, которые в данном случае представлены моносахаридами, такими как, например, глюкоза или фруктоза. Изучение биохимии растений позволило человеку определить, что основная часть углеводов содержится именно в них.
Свое применение эти биополимеры находят в структурной функции и предоставлении энергетических ресурсов организму или клетке. У растительных организмов главным запасающим веществом служит крахмал, а у животных - гликоген.
Течение цикла Кребса
Существует в биохимии цикл Кребса - явление, в ходе которого преобладающее количество эукариотических организмов получают большую часть энергии, расходуемой на процессы окисления поглощаемой пищи.
Наблюдать его можно внутри клеточных митохондрий. Образуется посредством нескольких реакций, в ходе которых высвобождаются запасы «спрятанной» энергии.
В биохимии цикл Кребса - это важный фрагмент общего дыхательного процесса и вещественного обмена внутри клеток. Цикл был открыт и изучен Х. Кребсом. За это ученый получил Нобелевскую премию.
Данный процесс также называют системой для переноса электронов. Это связано с сопутствующим переходом АТФ в АДФ. Первое соединение, в свою очередь, занимается обеспечением метаболических реакций при помощи выделения энергии.
Биохимия и медицина
Биохимия медицины представлена нам в виде науки, охватывающей множество областей биологических и химических процессов. В настоящее время существует целая отрасль в образовании, которая готовит специалистов для данных исследований.
Здесь изучают все живое: от бактерии или вируса до человеческого организма. Наличие специальности биохимика дает субъекту возможность следить за постановкой диагноза и анализировать лечение, применимое к индивидуальной единице, делать выводы и т. д.
Чтобы подготовить высококвалифицированного эксперта в этой области, нужно обучить его естественным наукам, медицинским основам и биотехнологическим дисциплинам, проводят множество тестов по биохимии. Также студенту дают возможность практически применять свои знания.
вузы биохимии в настоящее время приобретают все большую популярность, что обуславливается быстрым развитием этой науки, ее важностью для человека, востребованностью и т. д.
Среди самых известных учебных заведений, где готовят специалистов этой отрасли науки, самые популярные и значимые: МГУ им. Ломоносова, ПГПУ им. Белинского, МГУ им. Огарева, Казанский и Красноярский государственные университеты и другие.
Перечень документов, необходимых для поступления в подобные вузы не отличается от списка для зачисления в другие высшие учебные заведения. Биология и химия являются основными предметами, которые необходимо сдавать при поступлении.
Биохимия крови является одним из самых распространенных анализов для оценки здоровья пациента. Что показывает биохимический анализ крови? Какие заболевания можно диагностировать в ходе этого обследования. Кому назначается это исследование и как правильно подготовиться к забору. Отчего этот анализ так распространен и как проводится лабораторное исследование крови.
Какие показатели отражает биохимия крови
Кровь является отдельной тканью человеческого тела. Ее состав – это сочетание десятков веществ и соединений, которые питают наш организм. С развитием технического и научного прогресса медики научились распознавать отклонения в составе крови и диагностировать по ним многие заболевания. Часто данный вид диагностики дает шанс выявить болезни на самых ранних стадиях, когда еще нет специфичных симптомов. Сегодня по составу крови можно определить заболевания каждого внутреннего органа, что значительно облегчает постановку диагноза и лечение.
Что же показывает биохимический анализ крови, и каковы нормы этих значений? Конечно, показатели состава крови могут меняться с возрастом или при наличии некоторых заболеваний. Также на некоторые показатели может повлиять образ жизни пациента и прием отдельных лекарственных препаратов. Что входит в биохимическое исследование крови? Кровь на биохимию берут, чтобы оценить состав крови, что дает определить работу всех органов человека. В анализ входит оценка количества самых важных элементов крови.
В качестве средних показателей у взрослых принято считать:
| Показатель | Мужчины | Женщины | Единицы измерения |
|---|---|---|---|
| Уровень глюкозы | от 3,85 до 5,83 | ммоль/л. | |
| Билирубин | от 3,2 до 17,0 | ммоль/л. | |
| АСаТ | до 38 | до 32 | ед/л. |
| АЛаТ | до 46 | до 35 | ед/л. |
| Гамма-ГТ | до 55 | до 38 | ед/л. |
| Фосфатаза | от 30 до 120 | ед/л. | |
| Холестерин | от 3,1 до 5,7 | ммоль/л. | |
| ЛПНП | от 1,7 до 3,5 | ммоль/л. | |
| Триглецерид | от 0,4 до 1,8 | ммоль/л. | |
| Белок общий | от 65 до 84 | г/л. | |
| Альбумин | от 34 до 53 | г/л. | |
| К+ | от 3,4 до 5,6 | ммоль/л. | |
| Na+ | от 135 до 146 | ммоль/л. | |
| Сl- | от 97 до 108 | ммоль/л. | |
| Креатинин | от 61 до 115 | от 52 до 97 | ммоль/л. |
| Мочевина | от 2,7 до 7,3 | ммоль/л. | |
| Кислота мочевая | от 210 до 420 | от 150 до 350 | мкмоль/л. |
| СРБ | от 0 до 5 | г/л. | |
| >Железо | от 11,63 до 30,42 | от 8,94 до 30,42 | мкмоль/л. |
Что значат отклонения в этих показателях
Каждый из этих элементов показывает состояние того или иного органа. Если показатели превышены или понижены, специалисты могут определить, в каком органе произошел сбой. При этом назначаются дополнительные диагностические процедуры, и проводится более тщательное обследование. Что значат отклонения в анализе:
Глюкоза. В народе этот элемент называют сахаром. Этот показатель очень важен при выявлении сахарного диабета. Уровень сахара в крови может меняться в зависимости от возраста. Повышенные показатели могут свидетельствовать о наличии таких заболеваний как:
- Сахарный диабет.
- Физическое или эмоциональное напряжение.
- Тиреотоксикоз.
- Феохромоцитома.
- Повышение гормона роста.
- Синдром Кушинга.
- Панкреатит.
- Хронические заболевания печени и почек.
Пониженные показатели уровня глюкозы могут сигнализировать о развитии следующих болезней:
- Истощение организма.
- Повышение уровня инсулина.
- Болезни поджелудочной железы.
- Онкологические заболевания.
- Эндокринные отклонения.
Билирубин. Оранжевый краситель крови. Этот пигмент вырабатывается в печени и при его повышении в первую очередь проверяют пациента на желтуху. Повышенные показатели билирубина могут присутствовать при следующих заболеваниях:
- Гепатит.
- Цирроз.
- Гемолитическая анемия.
- Камни в желчном пузыре.
- Малярия.
АСТ. Фермент, вырабатывается клетками печени и мышц. В крови у здорового человека может содержаться незначительное количество. О чем говорит повышение АСТ? В первую очередь при нарушении уровня АСТ врачи проводят диагностику заболеваний сердца. Данные показатель может повышаться при таких болезнях как:
- Цирроз.
- Гепатит.
- Печеночная недостаточность.
- Инфаркт миокарда.
- Сердечная недостаточность.
- Другие болезни сердца и печени.
АЛТ. Фермент, содержащийся в клетках печени. Может попадать в кровь при массовой гибели клеток печени. Для чего проводят анализ на АЛТ? При повышенном АЛТ врачи в первую очередь проверяют печень на наличие серьезных заболеваний выраженных некрозом клеток. АЛТ повышается при:
- Цирроз печени.
- Химическое отравление печени.
- Рак печени.
- Гепатит любого происхождения.
- Сердечные заболевания.
Гамма-ГТ. Фермент который вырабатывается в печени и поджелудочной железе. Повышение фермента в крови о чем говорит? Превышение Гамма-ГТ свидетельствует о следующих болезнях:
- Любые заболевания печени.
- Болезни поджелудочной железы.
- Онкология поджелудочной железы.
- Хронический алкоголизм.
- Наркомания.
Фосфотаза. Фермент, содержащийся во всех органах человека. При повышении фермента в первую очередь медики проверяют пациента на наличие заболеваний печени и костей.
Холестерин. Относится к основным липидам крови. Синтезируется клетками печени и попадает в организм вместе с пищей. Повышение холестерина чаще всего свидетельствует о неправильном питании пациента.
Повышение опасно развитием сердечно-сосудистых заболеваний.
Белок. Показатель общего белка в крови очень важно при диагностике заболеваний крови, печени, почек и воспалительных процессов. Также важно контролировать не только уровень общего белка, но и его фракций.
Калий. Часто врачи диагностируют повышение калия в крови что свидетельствует о заболевании почек. Сопутствующим симптомом является снижение количество мочи. Понижение калия может произойти при длительной диете, поносе, рвоте, нарушении работы почек.
Натрий. Показатели натрия важны при диагностике заболеваний крови, болезней мышечной системы, воспалительных процессах нервных волокон, нарушений водного обмена в организме.
Мочевина. Это продукт распада белков. Зачем нужен этот показатель? Мочевина выводится из организма с мочой. Превышение ее содержания в крови дает врачам повод заподозрить нарушения работы почек. Может повышаться при следующих заболеваниях:
- Гломерулонефрит.
- Сердечная недостаточность.
- Пиелонефрит.
- Обширные ожоги.
Железо. Важный элемент кроветворения. При недостатке этого элемента могут наблюдаться различные заболевания всех органов и тканей. Особенно важно контролировать уровень железа у беременных женщин, ведь его недостаток может привести к серьезным осложнениям при родах.
Это не полный список исследуемых элементов, в результате анализа вы можете наблюдать более полную картину, по которой врач сможет сделать свое заключение.
Когда назначается этот анализ
Анализ крови на биохимию назначается всем пациентам, обратившимся с жалобами в медицинское учреждение. Также в обязательном порядке анализ проводят беременным женщинам, пожилым людям и лицам, отправляющимся на стационарное лечение. Показанный анализ необходимо сделать, ведь он является первым диагностическим мероприятием при посещении терапевта.
Оценивая основные показатели врач сможет обнаружить нарушение работы того или иного органа, выявить скрытые воспалительные процессы и оценить общее состояние пациента. Без этого исследования поставить диагноз болезней внутренних органов не представляется возможным. Только по результатам анализов врач может назначить дополнительные обследования органов, в которых обнаружено подозрение на болезнь.
Данный анализ может показать не только наличие заболевание, но и нехватку витаминов и микроэлементов, тогда врач назначает витаминную терапию. Многие люди пренебрежительно относятся к нехватке того или иного витамина. Однако хронический недостаток одного из элементов может привести к тяжелым последствиям, так, к примеру, недостаток калия вызывает сердечные заболевания, снижение уровня кальция ведет к разрушению костной и мышечной системы и т.д.
Как проводят анализ
Многие люди путают общий анализ крови с биохимическим. Это абсолютно два разных понятия и забор крови происходит по-разному. Что такое биохимия? Это анализ материала взятого из вены пациента. Процедура несложная, но для многих довольно волнительная.
После забора кровь отправляется в лабораторию, где при использовании специального оборудования проводится определение состава крови.
Анализ крови из вены нужно сдавать только на голодный желудок в утренние часы. Каждый пациент должен знать, что может повлиять на истинный состав крови и исключить эти факторы. Не мочь определить отклонения врачи могут только при наличии следующих факторов:
- Прием пищи в течение 8 часов перед анализом.
- Прием алкоголя в течение 7 дней до анализа.
- Употребление чая и кофе перед забором крови.
- Сильные физические нагрузки в течение суток перед анализом.
- Курение перед сдачей крови.
- Прием лекарственных препаратов.
Как расшифровать анализ
Многие пациенты, получив результат анализа, решают расшифровать его самостоятельно, но делают они это не на основании своего общего состояния, а по информации в интернете. Однако это совершенно неприемлемо. Только опытный специалист может сопоставить все данные и определить ваш диагноз. Дело в том, что отдельные результаты могут означать совершенно разные болезни, только комплексный анализ дает полную картину о вашем здоровье.
Брать за основу средние показатели отдельных элементов можно только в случае исследования на определенные болезни. Так, к примеру, можно самостоятельно контролировать уровень сахара в крови при лечении. При диагностике важно учитывать возраст пациента, его пол и наличие хронических или наследственных заболеваний.
Сегодня врачи настаивают, что биохимия крови является обязательной процедурой для постановки первичного диагноза и оценки состояния здоровья пациента. Если вам назначен этот анализ, постарайтесь выполнить все правила его сдачи. Это позволит специалистам адекватно оценить ваше здоровье и своевременно вылечить скрытые заболевания. Анализ крови на биохимию берут в любой государственной поликлинике или частном диагностическом центре. Берегите свое здоровье и выполняйте рекомендации врача.
Вконтакте
Биохимия крови – один из самых распространенных и информативных анализов, которые назначают врачи при диагностике большинства заболеваний. Видя его результаты, можно судить о состоянии работы всех систем организма. Практически каждое заболевание находит отражение в показателях биохимического анализа крови.
Что необходимо знать
Забор крови осуществляется из вены на локтевом изгибе, реже из вен на кисти и
предплечье.
В шприц набирают около 5-10 мл крови.
Позже кровь на биохимию в специальной пробирке помещают в специализированный прибор, который обладает способностью определять необходимые показатели с высокой точностью. Следует иметь в виду, что различные приборы могут иметь несколько отличающиеся границы нормы у определенных показателей. Результаты будут готовы при экспресс-методе в течение дня.
Как готовиться
Биохимическое исследование проводят утром натощак.
Перед сдачей крови необходимо воздержаться от употребления алкоголя в течение суток.
Последний прием пищи должен быть накануне вечером, не позднее 18.00. За два часа до сдачи не курить. Также исключить интенсивные физические нагрузки и, по возможности, стрессы. Подготовка к анализу – ответственный процесс.
Что входит в состав биохимии
Различают базовую и расширенную биохимию. Нецелесообразно определять все показатели, которые только возможно. Само собой разумеется, что возрастает цена и количество необходимой крови для анализа. Есть некий условный список базовых показателей, которые назначаются практически всегда, а есть много дополнительных. Их назначает врач в зависимости от клинической симптоматики и цели исследования.
Анализ делается с помощью биохимического анализатора, в который помещают пробирки с кровью
Базовые показатели:
- Общий белок.
- Билирубин (прямой и непрямой).
- Глюкоза.
- АЛТ и АСТ.
- Креатинин.
- Мочевина.
- Электролиты.
- Холестерин.
Дополнительные показатели:
- Альбумин.
- Амилаза.
- Щелочная фосфотаза.
- ГГТП.
- Триглицериды.
- С-реактивный белок.
- Ревматоидный фактор.
- Креатининфосфокиназа.
- Миоглобин.
- Железо.
Список неполный, существует еще много узконаправленных показателей для диагностики обмена веществ и нарушений функций внутренних органов. Теперь рассмотрим некоторые наиболее распространенные биохимические показатели крови подробнее.
Общий белок (65-85 грамм/литр)
Отображает общее количество белка в плазме крови (как альбумина, так и глобулина).
Может быть повышен при дегидратации, вследствие потери воды при многократной рвоте, при интенсивном потоотделении, кишечной непроходимости и перитоните. Также повышается при миеломной болезни, полиартритах.
Понижается данный показатель при длительном голодании и недоедании, заболеваниях желудка и кишечника, когда нарушено поступление белка. При заболеваниях печени нарушается его синтез. Также нарушен синтез белка при некоторых наследственных заболеваниях.
Альбумин (40-50 грамм/литр)
Одна из фракций белка плазмы. При снижении альбумина развиваются отеки, вплоть до анасарки. Связано это с тем, что альбумин связывает воду. При его значительном снижении вода не держится в кровяном русле и выходит в ткани.
Альбумин снижен при тех же состояниях, что и общий белок.
Общий билирубин (5-21мкмоль/литр)
Общий билирубин включает прямой и непрямой.
Все причины повышения общего билирубина можно разделить на несколько групп.
Внепеченочные – различные анемии, обширные кровоизлияния, то есть состояния, сопровождающиеся разрушением красных кровяных клеток.
Печеночные причины связаны с деструкцией гепатоцитов (клеток печени) при онкологии, гепатите, циррозе печени.
Нарушение оттока желчи вследствие обтурации желчных протоков камнями или опухолью.
При повышенном билирубине развивается желтуха, кожа и слизистые приобретают желтушный оттенок
Норма прямого билирубина до 7.9 мкмоль/литр. Непрямой билирубин определяется разницей между общим и прямым. Чаще всего его повышение связано с распадом эритроцитов.
Креатинин (80-115 мкмоль/литр)
Один из основных показателей, характеризующий функцию почек.
Данный показатель повышается при острых и хронических заболеваниях почек. Также при повышенном разрушении мышечных тканей, например, при рабдомиолизе после сверх интенсивной физической нагрузки. Может быть повышен при заболевании эндокринных желез (гиперфункция щитовидной железы, акромегалия). Если человек употребляет в пищу большое количества мясных продуктов, повышенный креатинин также гарантирован.
Креатинин ниже нормы особого диагностического значения не имеет. Может быть снижен у вегетарианцев, у беременных в первой половине беременности.
Мочевина (2.1-8.2 ммоль/литр)
Показывает состояние белкового обмена. Характеризует работу почек и печени. Увеличение мочевины в крови может быть при нарушении функции почек, когда они не справляются с ее выведением из организма. Также при усиленном распаде белков или повышенном поступлением белка в организм с пищей.
Снижение мочевины в крови наблюдается в третьем триместре беременности, при низкобелковой диете и тяжелых заболеваниях печени.
Трансаминазы (АЛТ, АСТ, ГГТ)
Аспартатаминотрансфераза (АСТ) – фермент, синтезируемый в печени. В плазме крови его содержание не должно в норме превышать 37Ед/литр у мужчин и 31Ед/литр у женщин.
Аланинаминотрансфераза (АЛТ)
– также, как и АСТ фермент, синтезируется в печени.
Норма в крови у мужчин – до 45 ед/литр, у женщин – до 34 Ед/литр.
Кроме печени, большое количество трансаминаз находится в клетках сердца, селезенки, почек, поджелудочной железы, в мышцах. Повышение его уровня связано с разрушением клеток и выходом данного фермента в кровь. Таким образом, повышение АЛТ и АСТ возможно при патологии всех выше названных органов, сопровождающейся гибелью клеток (гепатит, инфаркт миокарда, панкреатит, некроз почки и селезенки).
Гамма-Глутамилтрансфераза (ГГТ) участвует в обмене аминокислот в печени. Ее содержание в крови повышается при токсических поражениях печени, в том числе, алкоголем. Также повышен уровень при патологии желчевыводящих путей и печени. Всегда повышается при хроническом алкоголизме.
Норма данного показателя – до 32 Ед/литре для мужчин, до 49 Ед/литре для женщин.
Низкий показатель ГГТ, как правило, определяется при циррозе печени.
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) (120-240 ед/литр)
Данный фермент содержится во всех тканях организма и участвует в энергетических процессах окисления глюкозы и молочной кислоты.
Повышен при заболеваниях печени (гепатит, цирроз), сердца (инфаркт), легких (инфаркт-пневмония), почек (различные нефриты), поджелудочной железы (панкреатит).
Снижение активности ЛДГ ниже нормы диагностически незначимо.
Амилаза (3.3-8.9)
Альфа-амилаза (α-амилаза) участвует в обмене углеводов, расщепляя сложные сахара до простых.
Повышают активность фермента острый гепатит, панкреатит, паротит. Также могут влиять некоторые лекарства (глюкокортикойды, тетрациклин).
Понижена активность амилазы при дисфункции поджелудочной железы и токсикозе беременных.
Панкреатическая амилаза (п-амилаза) синтезируется в поджелудочной железе и поступает в просвет кишечника, где излишки почти полностью растворяются трипсином. В норме лишь незначительное количество попадает в кровь, где показатель в норме у взрослых – не более 50 ед/литр.
Активность ее повышена при остром панкреатите. Может быть повышена и при приеме алкоголя и некоторых медикаментов, а также при хирургической патологии, осложненной перитонитом. Снижение амилазы – неблагоприятный признак утраты поджелудочной железой своей функции.
Общий холестерол (3,6-5.2 ммоль/л)
С одной стороны, важный компонент всех клеток и составная часть многих ферментов. А с другой, он играет важную роль в развитии системного атеросклероза.
Общий холестерол включает в себя липопротеиды высокой, низкой и очень низкой плотности. Повышен холестерин при атеросклерозе, нарушении функций печени, щитовидной железы, при ожирении.
Атеросклеротическая бляшка в сосуде – последствие повышенного холестерина
Понижен холестерин при диете, исключающей жиры, при гиперфункции щитовидной железы, при инфекционных заболеваниях и сепсисе.
Глюкоза (4.1-5.9 ммоль/литр)
Важный показатель состояния углеводного обмена и состояния поджелудочной железы.
Повышенная глюкоза может быть после приема пищи, поэтому анализ берется строго натощак. Также повышается при приеме некоторых препаратов (глюкокортикостеройдов, гормонов щитовидной железы), при патологии поджелудочной железы. Постоянно повышенный сахар в крови – главный диагностический критерий сахарного диабета.
Пониженный сахар может быть при острой инфекции, голодании, передозировке сахароснижающих препаратов.
Электролиты (K, Na, Cl, Mg)
Электролиты играют важную роль в системе транспорта веществ и энергии в клетку и обратно. Особенно важно это для правильной работы сердечной мышцы.
Изменение как в сторону увеличения концентрации, так и в сторону уменьшения ведет к нарушениям сердечного ритма, вплоть до остановки сердца
Нормы электролитов:
- Калий (К+) – 3.5-5.1 ммоль/литр.
- Натрий (Na+) – 139-155 ммоль/литр.
- Кальций (Сa++) – 1.17-1.29 ммоль/литр.
- Хлор (Cl-) – 98-107 ммоль/литр.
- Магний (Mg++) – 0.66-1.07 ммоль/литр.
Изменение электролитного баланса связано с алиментарными причинами (нарушение поступления в организм), нарушением функций почек, гормональными заболеваниями. Также выраженные электролитные нарушения могут быть при диарее, неукротимой рвоте, гипертермии.
За три дня до того, как сдавать кровь на биохимию с определением магния, необходимо не принимать его препараты.
Кроме этого существует большое количество показателей биохимии, которые назначаются индивидуально при конкретных заболеваниях. Перед сдачей крови ваш лечащий врач определит, какие конкретно из показателей берут в вашей ситуации. Процедурная медсестра выполнит забор крови, а врач-лаборант предоставит расшифровку анализа. Показатели нормы приведены для взрослого человека. У детей и стариков они могут несколько отличаться.
Как видите, биохимический анализ крови – очень большой помощник в диагностике, но сопоставить результаты с клинической картиной может только врач.
Биохимический анализ крови – один из наиболее популярных методов исследования для пациентов и врачей. Если четко знать, что показывает биохимический анализ из вены, можно на ранних стадиях выявлять ряд серьезных недугов, среди которых – вирусный гепатит , . Раннее выявление таких патологий дает возможность применить правильное лечение и излечить их.
Кровь на исследование медсестра набирает на протяжении нескольких минут. Каждый пациент должен понимать, что неприятных ощущений эта процедура не вызывает. Ответ на вопрос, откуда берут кровь для анализа, однозначен: из вены.
Говоря о том, что такое биохимический анализ крови и что входит в него, следует учесть, что полученные результаты фактически являются своеобразным отображением общего состояния организма. Тем не менее, пытаясь самостоятельно понять, нормальный анализ или есть определенные отклонения от нормального значения, важно понимать, что такое ЛПНП, что такое КФК (КФК - креатинфосфокиназа), понимать, что такое urea (мочевина) и др.
Общие сведения о том, анализ биохимии крови - что это такое и что можно узнать, проведя его, вы получите из этой статьи. Сколько стоит проведение такого анализа, сколько дней нужно, чтобы получить результаты, следует узнавать непосредственно в лаборатории, где пациент намеревается провести это исследование.
Как происходит подготовка к биохимическому анализу?
Перед тем, как сдавать кровь, нужно тщательно подготовиться к этому процессу. Тем, кто интересуется, как правильно сдать анализ, нужно учесть несколько достаточно простых требований:
- сдавать кровь нужно только натощак;
- вечером, накануне предстоящего анализа, нельзя пить крепкий кофе, чай, потреблять жирную еду, алкогольные напитки (последние лучше не пить на протяжении 2-3 дней);
- нельзя курить, по крайней мере, в течение часа до анализа;
- за сутки до сдачи анализов не стоит практиковать любые тепловые процедуры – ходить в сауну, баню, также человек не должен подвергать себя серьезным физическим нагрузкам;
- сдать лабораторные анализы нужно утром, перед проведением любых медицинских процедур;
- человек, который готовится к анализам, придя в лабораторию, должен немного успокоиться, несколько минут посидеть и отдышаться;
- негативным является ответ на вопрос, можно ли чистить зубы перед сдачей анализов: чтобы точно определить сахар в крови, утром перед проведением исследования нужно проигнорировать эту гигиеническую процедуру, а также не пить чай и кофе;
- не следует перед забором крови принимать , гормональные лекарства, мочегонные средства и др.;
- за две недели до исследования нужно прекратить прием средств, которые влияют на липиды в крови, в частности, статины ;
- если нужно сдать полный анализ повторно, это нужно делать в одно и то же время, лаборатория тоже должна быть той же самой.
Если был проведен клинический анализ крови, расшифровка показателей проводится специалистом. Также интерпретация показателей биохимического анализа крови может проводиться с помощью специальной таблицы, в которой указаны нормальные показатели анализов у взрослых и у детей. Если какой-либо показатель отличается от нормы, важно обратить на это внимание и проконсультироваться с врачом, который может правильно «прочитать» все полученные результаты и дать свои рекомендации. При необходимости назначается биохимия крови: расширенный профиль.
Таблица расшифровки биохимического анализа крови у взрослых
| Показатель в исследовании | Норма |
| Белок общий | 63-87 г/л |
|
Фракции белка:альбумины глобулины (α1, α2, γ, β) |
|
| Креатинин | 44-97 мкмоль на л – у женщин, 62-124 – у мужчин |
| Мочевина | 2,5-8,3 ммоль/л |
| Мочевая кислота | 0,12-0,43 ммоль/л — у мужчин, 0,24-0,54 ммоль/л — у женщин. |
| Холестерин общий | 3,3-5, 8 ммоль/л |
| ЛПНП | менее 3 ммоль на л |
| ЛПВП | выше или равно 1,2 ммоль на л — у женщин, 1 ммоль на л – у мужчин |
| Глюкоза | 3,5-6,2 ммоль на л |
| Билирубин общий | 8,49-20,58 мкмоль/л |
| Билирубин прямой | 2,2-5,1 мкмоль/л |
| Триглицериды | менее 1,7 ммоль на л |
| Аспартатаминотрансфераза (сокращенно АСТ) | аланинаминотрансфераза — норма у женщин и мужчин — до 42 Ед/л |
| Аланинаминотрансфераза (сокращенно АЛТ) | до 38 Ед/л |
| Гамма-глутамилтрансфераза (сокращенно ГГТ) | нормальные показатели ГГТ — до 33,5 Ед/л — у мужчин, до 48,6 Ед/л – у женщин. |
| Креатинкиназа (сокращенно КК) | до 180 Ед/л |
| Щелочная фосфатаза (сокращенно ЩФ) | до 260 Ед/л |
| Α-амилаза | до 110 Е на литр |
| Калий | 3,35-5,35 ммоль/л |
| Натрий | 130-155 ммоль/л |
Таким образом, биохимическое исследование крови дает возможность провести развернутый анализ для оценки работы внутренних органов. Также расшифровка результатов позволяет адекватно «читать», какие именно , макро- и микроэлементы, нужны организму. Биохимия крови позволяет распознать наличие патологий .
Если правильно расшифровать полученные показатели, намного проще поставить любой диагноз. Биохимия – это более подробное исследование, чем ОАК. Ведь расшифровка показателей общего анализа крови не позволяет получить столь подробных данных.
Очень важно проводить такие исследования при . Ведь общий анализ при беременности не дает возможности получить полной информации. Поэтому биохимию у беременных назначают, как правило, в первые месяцы и в третьем триместре. При наличии определенных патологий и плохого самочувствия этот анализ проводят чаще.
В современных лабораториях способны провести исследование и расшифровать полученные показатели на протяжении нескольких часов. Пациенту предоставляется таблица, в которой указаны все данные. Соответственно, есть возможность даже самостоятельно отследить, насколько показатели крови в норме у взрослых и у детей.
Как таблица расшифровки общего анализа крови у взрослых, так и биохимические анализы расшифровываются с учетом возраста и пола пациента. Ведь норма биохимии крови, как и норма клинического анализа крови, может варьироваться у женщин и мужчин, у молодых и пожилых пациентов.
Гемограмма – это клинический анализ крови у взрослых и детей, который позволяет узнать количество всех элементов крови, а также их морфологические особенности, соотношение , содержание и др.
Так как биохимия крови – это комплексное исследование, она включает также печеночные пробы. Расшифровка анализа позволяет определить, в норме ли функция печени. Печеночные показатели важны для диагностики патологий этого органа. Оценить структурное и функциональное состояние печени дают возможность следующие данные: показатель АЛТ, ГГТП (ГГТП норма у женщин немного ниже), щелочной фосфатазы, уровень и общего белка. Печеночные пробы проводятся при необходимости установить или подтвердить диагноз.
Холинэстераза определяется с целью диагностики выраженности и состояния печени, а также ее функций.
Сахар в крови определяется с целью оценки функций эндокринной системы. Как называется анализ крови на сахар, можно узнать непосредственно в лаборатории. Обозначение сахара можно найти в бланке с результатами. Как обозначается сахар? Он обозначается понятием «глюкоза» или «GLU» на английском.
Важна норма CRP
, так как скачок этих показателей свидетельствует о развитии воспаления. Показатель АСТ
свидетельствует о патологических процессах, связанных с разрушением тканей.
Показатель MID в анализе крови определяют при проведении общего анализа. Уровень MID позволяет определить развитие , инфекционных болезней, анемии и др. Показатель MID позволяет оценить состояние иммунной системы человека.
МСНС – это показатель средней концентрации в . Если МСНС повышен, причины этого связаны с недостатком или фолиевой кислоты , а также врожденного сфероцитоза.
MPV - среднее значение объема измеренных .
Липидограмма предусматривает определение показателей общего , ЛПВП, ЛПНП, триглицеридов. Липидный спектр определяют с целью выявления нарушений липидного обмена в организме.
Норма электролитов крови свидетельствует о нормальном течении обменных процессов в организме.
Серомукоид – это фракция белков , которая включает группу гликопротеинов. Говоря о том, серомукоид - что это такое, следует учесть, что если разрушается, деградирует или повреждается соединительная ткань, серомукоиды поступают в плазму крови. Поэтому серомукоиды определяют с целью прогноза развития .
ЛДГ, LDH (лактатдегидрогеназа) – это , принимающий участие в окислении глюкозы и продукции молочной кислоты.
Исследование на остеокальцин проводят для диагностики .
Анализ на ферритин (белковый комплекс, основное внутриклеточное депо железа) проводят при подозрении на гемохроматоз, хронические воспалительные и инфекционные болезни, опухоли.
Анализ крови на ASO важен для проведения диагностики разновидности осложнений после перенесенной стрептококковой инфекции.
Кроме того, определяются и другие показатели, а также проводятся другие следования (электрофорез белков и др.). Норма биохимического анализа крови отображается в специальных таблицах. В ней отображена норма биохимического анализа крови у женщин, таблица также дает информацию о нормальных показателях у мужчин. Но все же о том, как расшифровать общий анализ крови и как прочитать данные биохимического анализа, лучше спрашивать у специалиста, который адекватно оценит результаты в комплексе и назначит соответствующее лечение.
Расшифровка биохимии крови у детей проводится специалистом, который назначил исследования. Для этого также используется таблица, в которой обозначена норма у детей всех показателей.
В ветеринарии также существуют нормы биохимических показателей крови для собаки, кошки – в соответствующих таблицах указан биохимический состав крови животных.
Что значат в анализе крови некоторые показатели, подробнее рассматривается ниже.
Белок очень много значит в организме человека, так как он принимает участие в творении новых клеток, в транспорте веществ и формировании гуморального .
В состав протеинов входит 20 основных , также в их составе содержатся неорганические вещества, витамины, остатки липидов и углеводов.
В жидкой части крови содержится примерно 165 белков, причем, их строение и роль в организме разные. Протеины делятся на три разные белковые фракции:
- глобулины (α1, α2, β, γ);
- фибриноген .
Так как выработка протеинов происходит в основном в печени, их уровень свидетельствует о ее синтетической функции.
Если проведенная протеинограмма свидетельствует, что в организме отмечается снижение показателей общего белка, это явление определяется как гипопротеинемия. Подобное явление отмечается в следующих случаях:
- при белковом голодании – если человек соблюдает определенную , практикует вегетарианство;
- если отмечается повышенное выведение белка с мочой – при , болезнях почек, ;
- если человек теряет много крови – при кровотечениях, обильных месячных;
- в случае серьезных ожогов;
- при экссудативном плеврите, экссудативном , асците;
- при развитии злокачественных новообразований;
- если нарушено образование белка – при , гепатите;
- при снижении всасывания веществ – при , колите, энтерите и др.;
- после продолжительного приема глюкокортикостероидов.
Повышенный уровень белка в организме – это гиперпротеинемия . Различается абсолютная и относительная гиперпротеинемия.
Относительный рост протеинов развивается в случае потери жидкой части плазмы. Это происходит, если беспокоит постоянная рвота, при холере.
Абсолютное увеличение белка отмечается, если имеют место воспалительные процессы, миеломная болезнь.
Концентрации этого вещества на 10% изменяются при изменении положения тела, а также во время физических нагрузок.
Почему изменяются концентрации фракций белка?
Белковые фракции – глобулины, альбумины, фибриноген.
Стандартный биоанализ крови не предполагает определения фибриногена, который отображает процесс свертывания крови. – анализ, в котором определяют этот показатель.
Когда повышен уровень фракций белка?
Уровень альбуминов:
- если происходит потеря жидкости во время инфекционных заболеваний;
- при ожогах.
Α-глобулины:
- при системных болезнях соединительной ткани ( , );
- при гнойных воспалениях в острой форме;
- при ожогах в период восстановления;
- у больных гломерулонефритом.
Β- глобулины:
- при гиперлипопротеинемии у людей с сахарным диабетом, ;
- при кровоточащей язве в желудке или кишечнике;
- при нефротическом синдроме;
- при .
Гамма-глобулины повышены в крови:
- при вирусных и бактериальных инфекциях;
- при системных болезнях соединительной ткани (артрит ревматоидный, дерматомиозит, склеродермия);
- при аллергии;
- при ожогах;
- при глистной инвазии.
Когда понижен уровень фракций белка?
- у новорожденных детей вследствие недоразвитости печеночных клеток;
- при легких;
- при беременности;
- при заболеваниях печени;
- при кровотечениях;
- в случае накопления плазмы в полостях организма;
- при злокачественных опухолях.
В организме происходит не только строительство клеток. Они также распадаются, и при этом накапливаются азотистые основания. Формирование их происходит в печени человека, выводятся они через почки. Следовательно, если показатели азотистого обмена
повышены, то вероятно нарушение функций печени или почек, а также избыточный распад белков. Основные показатели азотистого обмена – креатинин
, мочевина
. Реже определяется аммиак, креатин, остаточный азот, мочевая кислота.
Мочевина (urea)
- гломерулонефриты, острые и хронические;
- отравление разными веществами - дихлорэтаном, этиленгликолем, солями ртути;
- артериальная гипертензия;
- краш-синдром;
- поликистоз или почек;
Причины, вызывающие понижение:
- увеличенное выделение мочи;
- введение глюкозы;
- печеночная недостаточность;
- снижение обменных процессов;
- голодание;
- гипотиреоз.
Креатинин
Причины, вызывающие повышение:
- почечная недостаточность в острой и хронической формах;
- декомпенсированный ;
- акромегалия;
- дистрофия мышц;
- ожоги.
Мочевая кислота
Причины, вызывающие повышение:
- лейкозы;
- дефицит витамина В-12;
- инфекционные болезни острого характера;
- болезнь Вакеза;
- заболевания печени;
- сахарный диабет в тяжелой форме;
- патологии кожных покровов;
- отравление угарным газом, барбитуратами.
Глюкоза
Глюкоза считается основным показателем обмена углеводов. Она является основным энергетическим продуктом, который поступает в клетку, так как жизнедеятельность клетки зависит именно от кислорода и глюкозы. После того, как человек принял пищу, глюкоза попадает в печень, а там происходит ее утилизация в виде гликогена . Контролируют эти процессы поджелудочной – и глюкагон . Вследствие недостатка глюкозы в крови развивается гипогликемия, ее избыток говорит о том, что имеет место гипергликемия.
Нарушение концентрации глюкозы в крови происходит в следующих случаях:
Гипогликемия
- при продолжительном голодании;
- в случае нарушения всасывания углеводов – при , энтерите и др.;
- при гипотиреозе;
- при хронических патологиях печени;
- при недостаточности коры надпочечников в хронической форме;
- при гипопитуитаризме;
- в случае передозировки инсулином или гипогликемическими лекарствами, которые принимают перорально;
- при , инсуломе, менингоэнцефалите, .
Гипергликемия
- при сахарном диабете первого и второго типов;
- при тиреотоксикозе;
- в случае развития опухоли ;
- при развитии новообразований коры надпочечников;
- при феохромоцитоме;
- у людей, которые практикуют лечение глюкокортикоидами;
- при ;
- при травмах и опухолях мозга;
- при психоэмоциональном возбуждении;
- если произошло отравление угарным газом.
Специфические окрашенные белки – это пептиды, в составе которых есть металл (медь, железо). Это миоглобин, гемоглобин, цитохром, церуллоплазмин и др. Билирубин
– это конечный продукт распада таких белков. Когда завершается существование эритроцита в селезенке, за счет биливердинредуктазы вырабатывается билирубин, который называется непрямой или свободный. Этот билирубин токсичен, поэтому для организма он вреден. Однако так как происходит его быстрая связь с альбуминами крови, то отравление организма не происходит.
В то же время у людей, которые страдают циррозом, гепатитом, в организме связи с глюкуроновой кислотой не происходит, поэтому анализ показывает высокий уровень билирубина. Далее происходит связывание непрямого билирубина с глюкуроновой кислотой в клетках печени, и он превращается в связанный или прямой билирубин (DBil), не являющийся токсичным. Высокий уровень его отмечается при синдроме Жильбера , дискинезиях желчевыводящих путей . Если проводятся печеночные пробы, расшифровка их может демонстрировать высокий уровень прямого билирубина, если повреждены печеночные клетки.
Ревмопробы
Ревмопробы – комплексный иммунохимический анализ крови, в который входит исследование на определение ревматоидного фактора, анализ на циркулирующие иммунные комплексы, определение антител к о-стрептолизину. Ревмопробы могут проводиться самостоятельно, а также как часть исследований, которые предусматривает иммунохимия. Ревмопробы следует проводить, если есть жалобы на боли в суставах.
Выводы
Таким образом, общетерапевтический развернутый биохимический анализ крови – очень важное исследование в процессе диагностики. Тем, кто хочет провести в поликлинике или в лаборатории полный расширенный БХ анализ крови или ОАК, важно учесть, что в каждой лаборатории используют определенный набор реактивов, анализаторы и другие аппараты. Следовательно, нормы показателей смогут различаться, что нужно учитывать, изучая, что показывает клинический анализ крови или результаты биохимии. Перед тем, как читать результаты, важно убедиться, что в бланке, который выдают в медучреждении, обозначены нормативы, чтобы расшифровать результаты пробы правильно. Норма ОАК у детей также обозначена в бланках, но оценивать полученные результаты должен врач.
Многие интересуются: анализ крови форма 50 - что это и зачем его сдавать? Это анализ на определение антител, которые есть в организме, если он заражен . Анализ ф50 делается как при подозрении на ВИЧ, так и с целью профилактики у здорового человека. К такому исследованию также стоит правильно подготовиться.
БИОХИМИЯ (биологическая химия), наука, изучающая химический состав живых объектов, строение и пути превращения природных соединений в клетках, органах, тканях и целых организмах, а также физиологическую роль отдельных химических превращений и закономерности их регулирования. Термин «биохимия» введён немецким учёным К. Нейбергом в 1903 году. Предмет, задачи и методы исследования биохимии относятся к изучению всех проявлений жизни на молекулярном уровне; в системе естественных наук она занимает самостоятельную область, относящуюся в равной степени как к биологии, так и к химии. Биохимию традиционно подразделяют на статическую, занимающуюся анализом строения и свойств всех органических и неорганических соединений, входящих в состав живых объектов (клеточных органелл, клеток, тканей, органов); динамическую, изучающую всю совокупность превращений отдельных соединений (обмен веществ и энергии); функциональную, исследующую физиологическую роль молекул отдельных соединений и их превращений при определённых проявлениях жизнедеятельности, а также сравнительную и эволюционную биохимию, определяющую сходство и различия состава и обмена веществ у организмов, принадлежащих к разным таксономическим группам. В зависимости от объекта исследования выделяют биохимию человека, растений, животных, микроорганизмов, крови, мышц, нейрохимию и пр., а по мере углубления знаний и их специализации самостоятельными разделами становятся энзимология, изучающая строение и механизм действия ферментов, биохимия углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, мембран. Исходя из целей и задач, биохимию часто делят на медицинскую, сельскохозяйственную, техническую, биохимию питания и пр.
Формирование биохимии в 16—19 веках. Становление биохимии как самостоятельной науки тесно связано с развитием других естественнонаучных дисциплин (химия, физика) и медицины. Существенный вклад в развитие химии и медицины в 16 - 1-й половине 17 века внесла ятрохимия. Её представители исследовали пищеварительные соки, жёлчь, процессы брожения и др., ставились вопросы о превращениях веществ в живых организмах. Парацелъс пришёл к выводу, что процессы, происходящие в организме человека, являются химическими процессами. Я. Сильвиус большое значение придавал правильному соотношению в организме человека кислот и щелочей, нарушение которого, как он полагал, лежит в основе многих заболеваний. Я. Б. ван Гельмонт пытался установить, за счёт чего создаётся вещество растений. В начале 17 века итальянский учёный С. Санторио с помощью специально сконструированной им камеры пытался установить соотношение количества принимаемой пищи и выделений человека.
Научные основы биохимии были заложены во 2-й половине 18 века, чему способствовали открытия в области химии и физики (в том числе открытие и описание ряда химических элементов и простых соединений, формулировка газовых законов, открытие законов сохранения и превращения энергии), использование химических методов анализа в физиологии. В 1770-х годах А. Лавуазье сформулировал идею о сходстве процессов горения и дыхания; установил, что дыхание человека и животных с химической точки зрения представляет собой процесс окисления. Дж. Пристли (1772) доказал, что растения выделяют кислород, необходимый для жизни животных, а голландский ботаник Я. Ингенхауз (1779) установил, что очищение «испорченного» воздуха производится только зелёными частями растений и только на свету (этими работами было положено начало изучению фотосинтеза). Л. Спалланцани предложил рассматривать пищеварение как сложную цепь химических превращений. К началу 19 века из природных источников был выделен ряд органических веществ (мочевина, глицерин, лимонная, яблочная, молочная и мочевая кислоты, глюкоза и др.). В 1828 году Ф. Вёлер впервые осуществил химический синтез мочевины из цианата аммония, развенчав тем самым господствовавшее до этого времени представление о возможности синтеза органических соединений только живыми организмами и доказав несостоятельность витализма. В 1835 году И. Берцелиус ввёл понятие катализа; он постулировал, что брожение - каталитический процесс. В 1836 году голландский химик Г. Я. Мульдер впервые предложил теорию строения белковых веществ. Постепенно происходило накопление данных о химическом составе растительных и животных организмов и протекающих в них химических реакциях, к середине 19 века описан ряд ферментов (амилаза, пепсин, трипсин и др.). Во 2-й половине 19 века были получены некоторые сведения о структуре и химических превращениях белков, жиров и углеводов, фотосинтезе. В 1850-55 годах К. Бернар выделил гликоген из печени и установил факт его превращения в глюкозу, поступающую в кровь. Работами И. Ф. Мишера (1868) было положено начало изучению нуклеиновых кислот. В 1870 году Ю. Либих сформулировал химическую природу действия ферментов (основные её принципы сохраняют своё значение и в наши дни); в 1894 году Э. Г. Фишер впервые использовал ферменты в качестве биокатализаторов химических реакций; он пришёл к заключению, что субстрат соответствует ферменту как «ключ замку». Л. Пастер сделал вывод о том, что брожение - биологический процесс, для осуществления которого необходимы живые дрожжевые клетки, отвергнув тем самым химическую теорию брожения (Й. Берцелиус, Э. Митчерлих, Ю. Либих), в соответствии с которой сбраживание сахаров - сложная химическая реакция. Ясность в этот вопрос была окончательно внесена после того, как Э. Бухнер (1897, совместно с братом, Г. Бухнером) доказал способность экстракта клеток микроорганизмов вызывать брожение. Их работы способствовали познанию природы и механизма действия ферментов. Вскоре А. Гарден установил, что брожение сопровождается включением фосфата в соединения углеводов, что послужило толчком к выделению и идентификации фосфорных эфиров углеводов и пониманию их ключевой роли в биохимических превращениях.
Развитие биохимии в России в этот период связано с именами А. Я. Данилевского (изучал белки и ферменты), М. В. Ненцкого (исследовал пути образования мочевины в печени, структуру хлорофилла и гемоглобина), В. С. Гулевича (биохимия мышечной ткани, экстрактивные вещества мышц), С. Н. Виноградского (открыл хемосинтез у бактерий), М. С. Цвета (создал метод хроматографического анализа), А. И. Баха (перекисная теория биологического окисления) и др. Российский врач Н. И. Лунин проложил путь к изучению витаминов, экспериментально доказав (1880) необходимость для нормального развития животных особых веществ (помимо белков, углеводов, жиров, солей и воды). В конце 19 века сформировались представления о сходстве основных принципов и механизмов химических превращений у различных групп организмов, а также об особенностях их обмена веществ (метаболизма).
Накопление большого количества сведений относительно химического состава растительного и животных организмов и протекающих в них химических процессов привело к необходимости систематизации и обобщения данных. Первой работой в этом направлении стал учебник И. Зимона («Handbuch der angewandten medicinischen Chemie», 1842). В 1842 году появилась монография Ю. Либиха «Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie». Первый отечественный учебник физиологической химии был издан профессором Харьковского университета А. И. Ходневым в 1847 году. Периодические издания регулярно начали выходить с 1873 года. Во 2-й половине 19 века на медицинских факультетах многих российских и зарубежных университетов были организованы специальные кафедры (первоначально их называли кафедрами медицинской или функциональной химии). В России впервые кафедры медицинской химии были созданы А. Я. Данилевским в Казанском университете (1863) и А. Д. Булыгинским (1864) на медицинском факультете Московского университета.
Биохимия в 20 веке . Становление современной биохимии произошло в 1-й половине 20 века. Его начало отмечено открытием витаминов и гормонов, определена их роль в организме. В 1902 году Э. Г. Фишер первым синтезировал пептиды, установив тем самым природу химической связи между аминокислотами в белках. В 1912 году польский биохимик К. Функ выделил вещество, предотвращающее развитие полиневрита, и назвал его витамином. После этого постепенно были открыты многие витамины, и витаминология стала одним из разделов биохимии, а также науки о питании. В 1913 году Л. Михаэлисом и М. Ментен (Германия) были разработаны теоретические основы ферментативных реакций, сформулированы количественные закономерности биологического катализа; установлена структура хлорофилла (Р. Вильштеттер, А. Штоль, Германия). В начале 1920-х годов А. И. Опарин сформулировал общий подход к химическому пониманию проблемы возникновения жизни. Впервые были получены в кристаллическом виде ферменты уреаза (Дж. Самнер, 1926), химотрипсин, пепсин и трипсин (Дж. Нортроп, 1930-е годы), что послужило доказательством белковой природы ферментов и толчком для быстрого развития энзимологии. В эти же годы Х. А. Кребс описал механизм синтеза мочевины у позвоночных в ходе орнитинового цикла (1932); А. Е. Браунштейн (1937, совместно с М. Г. Крицман) открыл реакцию переаминирования как промежуточное звено биосинтеза и распада аминокислот; О. Г. Варбург выяснил природу фермента, реагирующего с кислородом в тканях. В 1930-х годах завершился основной этап изучения природы основополагающих биохимических процессов. Установлена последовательность реакций распада углеводов в ходе гликолиза и брожения (О. Мейергоф, Я. О. Парнас), превращения пировиноградной кислоты в циклах ди- и трикарбоновых кислот (А. Сент-Дъёрдъи, Х. А. Кребс, 1937), открыто фоторазложение воды (Р. Хилл, Великобритания, 1937). Работами В. И. Палладина, А. Н. Баха, Г. Виланда, шведского биохимика Т. Тунберга, О. Г. Варбурга и английского биохимика Д. Кейлина заложены основы современных представлений о внутриклеточном дыхании. Из мышечных экстрактов были выделены аденозинтрифосфат (АТФ) и креатинфосфат. В СССР работами В. А. Энгельгардта (1930) и В. А. Белицера (1939) по окислительному фосфорилированию и количественной характеристике этого процесса было положено начало современной биоэнергетике. Позднее Ф. Липман разработал представления о богатых энергией фосфорных соединениях, установил центральную роль АТФ в биоэнергетике клетки. Открытие ДНК у растений (российские биохимики А. Н. Белозерский и А. Р. Кизель, 1936) способствовало признанию биохимического единства растительного и животного мира. В 1948 году А. А. Красновский открыл реакцию обратимого фотохимического восстановления хлорофилла, значительные успехи были достигнуты в выяснении механизма фотосинтеза (М. Калвин).
Дальнейшее развитие биохимии связано с изучением структуры и функции ряда белков, разработкой основных положений теории ферментативного катализа, установлением принципиальных схем обмена веществ и др. Прогресс биохимии во 2-й половине 20 века в значительной степени обусловлен развитием новых методов. Благодаря усовершенствованию методов хроматографии и электрофореза стала возможной расшифровка последовательностей аминокислот в белках и нуклеотидов в нуклеиновых кислотах. Рентгеноструктурный анализ позволил определить пространственную структуру молекул ряда белков, ДНК и других соединений. С помощью электронной микроскопии были открыты ранее неизвестные клеточные структуры, благодаря ультрацентрифугированию выделены различные клеточные органеллы (в том числе ядро, митохондрии, рибосомы); использование изотопных методов дало возможность понять сложнейшие пути превращения веществ в организмах и т. д. Важное место в биохимических исследованиях заняли различные виды радио- и оптической спектроскопии, масс-спектроскопии. Л. Полинг (1951, совместно с Р. Кори) сформулировал представления о вторичной структуре белка, Ф. Сенгер расшифровал (1953) структуру белкового гормона инсулина, а Дж. Кендрю (1960) определил пространственную структуру молекулы миоглобина. Благодаря усовершенствованию методов исследования было внесено много нового в представления о структуре ферментов, формировании их активного центра, об их работе в составе сложных комплексов. После установления роли ДНК как вещества наследственности (О. Эвери, 1944) особое внимание обращается на нуклеиновые кислоты и их участие в процессе передачи признаков организма по наследству. В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель пространственной структуры ДНК (так называемая двойная спираль), увязав её строение с биологической функцией. Это событие явилось переломным моментом в развитии биохимии и биологии в целом и послужило основанием для выделения из биохимии новой науки - молекулярной биологии. Исследования по структуре нуклеиновых кислот, их роли в биосинтезе белка и явлениях наследственности связаны также с именами Э. Чаргаффа, А. Корнберга, С. Очоа, Х. Г. Корана, Ф. Сенгера, Ф. Жакоба и Ж. Моно, а также российских учёных А. Н. Белозерского, А. А. Баева, Р. Б. Хесина-Лурье и др. Изучение структуры биополимеров, анализ действия биологически активных низкомолекулярных природных соединений (витамины, гормоны, алкалоиды, антибиотики и др.) привели к необходимости установления связи между строением вещества и его биологической функцией. В связи с этим получили развитие исследования на грани биологической и органической химии. Это направление стало называться биоорганической химией. В 1950-х годах на стыке биохимии и неорганической химии как самостоятельная дисциплина сформировалась бионеорганическая химия.
К числу несомненных успехов биохимии относятся: открытие участия биологических мембран в генерации энергии и последующие исследования в области биоэнергетики; установление путей превращения наиболее важных продуктов обмена веществ; познание механизмов передачи нервного возбуждения, биохимических основ высшей нервной деятельности; выяснение механизмов передачи генетической информации, регуляции важнейших биохимических процессов в живых организмах (клеточная и межклеточная сигнализация) и многие другие.
Современное развитие биохимии. Биохимия является неотъемлемой частью физико-химической биологии - комплекса взаимосвязанных и тесно переплетённых между собой наук, который включает также биофизику, биоорганическую химию, молекулярную и клеточную биологию и др., изучающих физические и химические основы живой материи. Биохимические исследования охватывают широкий круг проблем, решение которых осуществляется на стыке нескольких наук. Например, биохимическая генетика изучает вещества и процессы, участвующие в реализации генетической информации, а также роль различных генов в регуляции биохимических процессов в норме и при различных генетических нарушениях метаболизма. Биохимическая фармакология исследует молекулярные механизмы действия лекарственных средств, способствуя разработке более совершенных и безопасных препаратов, иммунохимия - структуру, свойства и взаимодействия антител (иммуноглобулинов) и антигенов. На современном этапе биохимия характеризуется активным привлечением широкого методического арсенала смежных дисциплин. Даже такой традиционный раздел биохимии, как энзимология, при характеристике биологической роли конкретного фермента, редко обходится без направленного мутагенеза, выключения гена, кодирующего исследуемый фермент в живых организмах, или, наоборот, его повышенной экспрессии.
Хотя основные пути и общие принципы обмена веществ и энергии в живых системах можно считать установленными, множество деталей метаболизма и особенно его регуляции остаются неизвестными. Особенно актуально выяснение причин нарушений метаболизма, приводящих к тяжёлым «биохимическим» болезням (различные формы диабета, атеросклероз, злокачественное перерождение клеток, нейродегенеративные заболевания, циррозы и многие др.), и научное обоснование его направленной коррекции (создание лекарственных средств, диетические рекомендации). Использование биохимических методов позволяет выявить важные биологические маркеры различных заболеваний и предложить эффективные способы их диагностики и лечения. Так, определение в крови кардиоспецифичных белков и ферментов (тропонин Т и изофермент креатинкиназы миокарда) позволяет осуществлять раннюю диагностику инфаркта миокарда. Важная роль отводится биохимии питания, изучающей химические и биохимические компоненты пищи, их ценность и значение для здоровья человека, влияние хранения пищевых продуктов и их обработки на качество пищи. Системный подход в изучении всей совокупности биологических макромолекул и низкомолекулярных метаболитов конкретной клетки, ткани, органа или организма определённого вида привёл к появлению новых дисциплин. К их числу относятся геномика (исследует всю совокупность генов организмов и особенности их экспрессии), транскриптомика (устанавливает количественный и качественный состав молекул РНК), протеомика (анализирует всё многообразие белковых молекул, характерных для организма) и метаболомика (изучает все метаболиты организма или его отдельных клеток и органов, образующиеся в процессе жизнедеятельности), активно использующие биохимическую стратегию и биохимические методы исследований. Получила развитие прикладная область геномики и протеомики - биоинженерия, связанная с направленным конструированием генов и белков. Названные выше направления порождены в равной мере биохимией, молекулярной биологией, генетикой и биоорганической химией.
Научные учреждения, общества и периодические издания . Научные исследования в области биохимии проводятся во многих специализированных научно-исследовательских институтах и лабораториях. В России они находятся в системе РАН (в том числе Институт биохимии, Институт эволюционной физиологии и биохимии, Институт физиологии растений, Институт биохимии и физиологии микроорганизмов, Сибирский институт физиологии и биохимии растений, Институт молекулярной биологии, Институт биоорганической химии), отраслевых академий (в том числе Институт биомедхимии РАМН), ряда министерств. Работы по биохимии ведутся в лабораториях и на многочисленных кафедрах биохимических вузов. Специалистов-биохимиков и за рубежом, и в Российской Федерации готовят на химических и биологических факультетах университетов, имеющих специальные кафедры; биохимиков более узкого профиля - в медицинских, технологических, сельскохозяйственных и других вузах.
В большинстве стран существуют научные биохимические общества, объединённые в Европейскую федерацию биохимиков (Federation of European Biochemical Societies, FEBS) и в Международный союз биохимиков и молекулярных биологов (International Union of Biochemistry, IUBMB). Эти организации собирают симпозиумы, конференции, а также конгрессы. В России Всесоюзное биохимическое общество с многочисленными республиканскими и городскими отделениями было создано в 1959 году (с 2002 года Общество биохимиков и молекулярных биологов).
Велико количество периодических изданий, в которых публикуются работы по биохимии. Наиболее известны: «Journal of Biological Chemistry» (Balt., 1905), «Biochemistry» (Wash., 1964), «Biochemical Journal» (L., 1906), «Phytochemistry» (Oxf.; N. Y., 1962), «Biochimica et Biophisica Acta» (Amst., 1947) и многие др.; ежегодники: «Annual Review of Biochemistry» (Stanford, 1932), «Advances in Enzymology and Related Subjects of Biochemistry» (N. Y., 1945), «Advances in Protein Chemistry» (N.Y., 1945), «Febs Journal» (первоначально «European Journal of Biochemistry», Oxf., 1967), «Febs letters» (Amst., 1968), «Nucleic Acids Research» (Oxf., 1974), «Biochimie» (Р., 1914; Amst., 1986), «Trends in Biochemical Sciences» (Elsevier, 1976) и др. В России результаты экспериментальных исследований печатаются в журналах «Биохимия» (М., 1936), «Физиология растений» (М., 1954), «Журнал эволюционной биохимии и физиологии» (СПб., 1965), «Прикладная биохимия и микробиология» (М., 1965), «Биологические мембраны» (М., 1984), «Нейрохимия» (М., 1982) и др., обзорные работы по биохимии - в журналах «Успехи современной биологии» (М., 1932), «Успехи химии» (М., 1932) и др.; ежегодник «Успехи биологической химии» (М., 1950).
Лит.: Джуа М. История химии. М., 1975; Шамин А. М. История химии белка. М., 1977; он же. История биологической химии. М., 1994; Основы биохимии: В 3 т. М., 1981; Страйер Л. Биохимия: В 3 т. М., 1984-1985; Ленинджер А. Основы биохимии: В 3 т. М., 1985; Азимов А. Краткая история биологии. М., 2002; Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. М., 2002; Berg J.М., Tymoczko J.L., Stryer L. Biochemistry. 5th ed. N. Y., 2002; Биохимия человека: В 2 т. 2-е изд. М., 2004; Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. 3-е изд. М., 2004; Voet D., VoetJ. Biochemistry. 3rd ed. N. Y., 2004; Nelson D. L., Cox М. М. Lehninger principles of biochemistry. 4th ed. N. Y., 2005; Elliott W., Elliott D. Biochemistry and molecular biology. 3rd ed. Oxf., 2005; Garrett R.Н., Grisham С. М. Biochemistry. 3rd ed. Belmont, 2005.
А. Д. Виноградов, А. Е. Медведев.
