Mitä on biokemia?
Biokemia on tieteenhaara, joka tutkii elävissä organismeissa esiintyviä molekyyleja ja niissä tapahtuvia kemiallisia reaktioita. Biokemia keskittyy mekanismeihin, joita tapahtuu solujen sisällä ja soluelimissä. Se tutkii myös, miten eri solut kommunikoivat keskenään esimerkiksi, kun ne haluavat kasvaa tai taistella sairauksia vastaan.
Historia
Joidenkin lähteiden mukaan biokemia sai alkunsa ranskalaisen kemisti Anselme Payen löydettyä diastaasientsyymin (nykyään tunnetaan nimellä amylaasi) vuonna 1833. Toisen lähteen mukaan ajateltiin biokemian saaneen alkunsa saksalaisen kemisti ja zymologi Eduard Buchner saamasta Nobelin-palkinnosta vuonna 1907. Hän demonstroi ensimmäistä kertaa alkoholin fermentaation (käymisen).
Biokemia nimitys tulee sanoista bio-, joka tarkoittaa elämää ja kemia eli ”elämän kemia”. Sana biokemia tuli ensimmäistä kertaa esille, kun saksalainen lääkäri ja kemisti Felix Hoppe-Seyler, käytti sanaa biochemie (biokemia) Journal of Physiological Chemistry -julkaisun ensimmäisessä numerossa synonyyminä fysiologiselle kemialle.
Mitä molekyylejä biokemisti tutkii?
Biokemisti keskittyy pääsääntöisesti tutkimaan biomolekyylejä, joita ovat: hiilihydraatit, rasvat, proteiinit ja nukleiinihapot (DNA ja RNA). Ne ovat kompleksisia hiilipolymeerejä, jotka koostuvat pienistä yksiköistä eli monomeereistä. Biomolekyylit sisältävät myös erilaisia funktionaalisia eli toiminnallisia ryhmiä, joiden ymmärtäminen auttaa hahmottamaan molekyylin kokonaisuutta ja toiminnallisuutta.
Mitä biokemisti/biokemia tekee?
- Biokemia auttaa ymmärtämään solujen ja organismien biologisia mekanismeja.
- Biokemia tutkii eri molekyylien käyttötarkoitusta muissa biologisissa prosesseissa.
- Biokemisti tutkii uusia ideoita ja tiedettä ymmärtääkseen, kuinka elämä toimii.
- Biokemisti tutkii erilaisten sairauksien mekanismeja ja pyrkii vaikuttamaan niihin solutason osaamisellaan.
- Biokemisti on mukana myötävaikuttamassa tieteen kehitykseen.
- Biokemistit työskentelevät yhteistyössä, terveydenhuollon ammattilaisten, kemistien, lääkäreiden, insinöörien ja monen muiden ammattilaisten kanssa
- Biokemistit työskentelevät usein myös tutkijoina.
Biokemia paastovalmennuksen apuna
Aineenvaihdunnan mekanismit
Ihmisen aineenvaihdunta ja ruokavalio ovat monimutkainen sekoitus erilaisia biokemiallisia mekanismeja, jotka häiriytyessään saattavat aiheuttaa erilaisia metabolisia sairauksia, kuten metabolisen oireyhtymän, tyypin 2 diabeteksen, rasvamaksan ja verenpainetaudin. Metabolia käsittää paljon biokemiallisia reaktioita, joilla organismit muuttavat aineenvaihduntaan liittyvät rakenteelliset ja toiminnalliset komponentit energiaksi. Metabolia on jaettu kahteen päämekanismiin:
- Anaboliaan, joka sisältää makromolekyylien biosynteesin kuten, glykogeenisynteesin, proteiinisynteesin ja rasvojensynteesin (triglyseridisynteesi).
- Kataboliaan, jossa makromolekyylit pilkotaan niiden yksinkertaisimpiin lähtöaineisiin kuten, glykogeeni pilkkoutuu glukoosiksi, proteiinit aminohapoiksi ja rasvat (triglyseridit) glyseroliksi sekä vapaiksi rasvahapoiksi.
Hormonitoiminta
Hormonitoiminnan ymmärtäminen ja seuranta ovat yksi valmennuksen keskeisiä tekijöitä. Esimerkiksi insuliinihormoni, kasvuhormoni ja insuliinin kaltainen kasvutekijä (IGF-1) ovat anabolisia eli rakentavia hormoneja. Anabolinen tila, jossa elimistö rakentaa energiavarastojaan, lisää tarvetta makroravinteille, jolloin ihmiselle saattaa tulla lisää painoa. Lisäksi liikakasvusta johtuvat sairaudet, saattavat pahentua. Kasvu tarvitsee ravinteita, mutta onko kasvu eduksi vai haitaksi, kun olemme saavuttaneet täyskasvuisuuden, on toinen asia. Moni sairaus liittyy liikakasvuun, kuten esimerkiksi: syöpä, Alzheimer, lihavuus (oire) ja ateroskleroosi muutamia mainitakseni.
Jotta pystymme tehokkaasti estämään metabolisen oireyhtymän synnyn tai palauttamaan terveyden jo sairauden ollessa päällä, meidän pitää ymmärtää biokemiallisia reaktioita. Näitä reaktioita elimistössämme tapahtuu kaiken aikaa, kuten solujen aineenvaihdunta, hormonien toiminta ja niiden reagointi erilaisiin ympäristöllisiin tekijöihin (esimerkiksi erilaisten makroravinteiden liikasaantiin). Elimistössä toimii säätelyjärjestelmä eli biologinen homeostaasi, jota säätelemällä pystymme muokkaamaan tiettyjä biokemiallisia reaktioita haluttuun suuntaan.
Biokemia on perusta biologisten prosessien ymmärrykseen
Biokemiasta on tullut perusta ymmärrykseen, mitä erilaisissa biologisissa prosesseissa tapahtuu. Se on tarjonnut selitystä sille, kuinka erilaiset sairaudet syntyvät ihmisissä, eläimissä ja kasveissa. Biokemialla on pystytty selittämään, kuinka erilaisia sairauksia tulisi hoitaa ja parantaa. Tämän tieteen ymmärryksen tuloksena on pystytty luomaan uusia parannusmekanismeja esim. tyypin 2 diabeteksen hoitoon ja näitä on testattu mm. viimeisessä Virta Healthin tutkimuksessa.
Hallberg S J. Effectiveness and Safety of a Novel Care Model for the Managment of Type 2 Diabetes at 1 Year: An Open-Label, Non-Randomized, Controlled Study. Diabetes Therapy April 2018, Volume 9, Issue 2, pp 583-612.
Tuomas Javanainen, neljännen vuoden biokemian opiskelija Turun yliopisto, Vaste CEO.
