STRUKE:

biokemija

biokemija (bio- + kemija), osnovna prirodna znanost koja se bavi molekularnim strukturama i procesima u živome svijetu; danas tvori cjelinu s molekularnom biologijom. Začetci biokemije pojavljuju se potkraj XVIII. st. Tada je J. Ingenhousz otkrio da je svjetlost potrebna biljkama za regeneraciju kisika, A. L. de Lavoisier dokazao da se disanjem troši kisik, a L. Spallanzani da je probava bjelančevina u želucu kemijski, a ne mehanički proces. E. Buchner otkrio je 1897. da i ekstrakt kvaščevih stanica može katalizirati alkoholno vrenje, tj. da za to, suprotno ranijemu Pasteurovu mišljenju, nisu potrebne cijele stanice. To je otkriće postalo prototipom biokemijskog pokusâ za mnoga sljedeća desetljeća: kako bi proučio neki proces, biokemičar će iz živih stanica načiniti ekstrakt, koji katalizira taj proces in vitro (»u epruveti«), a zatim će frakcioniranjem ekstrakta doći do čistih bjelančevinskih katalizatora, enzima, od kojih će svaki katalizirati pojedinu reakciju u procesu; na kraju će studij mehanizma svake pojedinačne reakcije dovesti do poznavanja sveukupnoga biološkog procesa na molekularnoj razini.

Biokemija je u devet desetljeća svojega postojanja razotkrila univerzalna načela molekularne organizacije svih živih bića kao i njihove univerzalne mehanizme. Pokazala je da su živa bića izgrađena od četiriju skupina bioloških makromolekula: nukleinskih kiselina (DNK i RNK, nosilaca i prenosilaca nasljednih informacija), bjelančevina, izvršitelja nasljednih instrukcija (po funkciji su to enzimi, mnogi hormoni, protutijela, a obavljaju još i mnoštvo drugih zadaća u organizmu), polisaharida, koji su važna strukturna komponenta živih bića i važna zaliha goriva, te lipida, koji su osnovna komponenta svake membrane u svakoj živoj stanici. Premda se nukleinske kiseline i bjelančevine pojedinih biljnih i životinjskih vrsta uvijek međusobno razlikuju, načelo njihove građe zapanjujuće je jednostavno: sve su bjelančevine svih živih bića polimeri građeni od samo 20 različitih građevnih jedinica, aminokiselina; svaka nukleinska kiselina građena je samo od po četiri različite građevne jedinice, nukleotida, premda se lanci tih makromolekula sastoje od stotina, katkad i milijuna građevnih jedinica. I biokemijske reakcije u živim stanicama gotovo su univerzalne, pa se glukoza jednakim reakcijama razgrađuje u ljudskom mišiću i u bakteriji. Biokemija je tako postavila četvrto univerzalno načelo sveukupne biologije: jedinstvo molekularne građe svih živih bića. Ranija su tri načela: stanična građa svih živih bića, evolucija od zajedničkih predaka i zakoni nasljeđivanja.

Probleme i materijal za svoja istraživanja biokemija nalazi u živome svijetu. Jednostavnost mikroorganizama i njihove genetike dovela je sredinom XX. st. do uske sprege biokemije s mikrobiologijom. Metode istraživanja u biokemiji od reda su fizikalne i kemijske, kao što su kristalografija, različite spektroskopske metode, upotreba radioaktivnih izotopa i mnoge druge. Baveći se osjetljivim i nestabilnim makromolekulama, biokemija je razvila i više vlastitih metoda rada, uključujući i metode za otkrivanje redoslijeda građevnih jedinica u velikim nukleinskim kiselinama i bjelančevinama. Velika je pomoć današnjemu biokemičaru genetičko inženjerstvo, kojim se mogu načiniti bjelančevine s unaprijed planiranim promjenama strukture i tako studirati funkcije pojedinih dijelova makromolekule. Biokemija je osnova za razumijevanje stanične biologije, fiziologije, genetike i evolucije, a primjenjuje se u medicinskoj dijagnostici (medicinska biokemija), biotehnologiji, farmaciji te u mnogobrojnim industrijskim granama.

Biokemija u Hrvatskoj uvijek je zaostajala za svjetskom. Već se u XX. st. spominju rasprave o kemizmu bioloških tvari i o alkoholnom vrenju, no utemeljiteljem naše biokemije smatra se tek F. Bubanović, profesor kemije i biokemije na Medicinskom fakultetu u Zagrebu, pisac popularne knjige Kemija živih bića (1918). On je i u svojem udžbeniku kemije (1931) poseban dio posvetio biokemiji. A. Režek, profesor medicinske kemije na Veterinarskom fakultetu, objavljivao je radove o enzimima u uglednim svjetskim časopisima i bio je biokemičar u punome smislu. Prvi sveučilišni zavod za biokemiju (danas Zavod za medicinsku biokemiju Farmaceutsko-biokemijskog fakulteta) osnovala je M. Fišer-Herman, koja je s Velimirom Stankovićem prevela Baldwinovu Dinamičku biokemiju. Na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu nekadašnji Lučbeni (Kemijski) zavod preimenovan je 1961. u Zavod za organsku kemiju i biokemiju, no ondje se i dalje, pod vodstvom K. Balenovića, istraživala kemija organskih prirodnih spojeva. Vrsnu kemiju lipida, ali i njihov metabolizam, studirao je M. Proštenik na Medicinskom fakultetu. Oko 1960. u biokemijska istraživanja uvode se modernije tehnike, i to zaslugom D. Keglević u novoizgrađenomu Institutu »Ruđer Bošković« i P. Mildnera na budućemu Prehrambeno-biotehnološkom fakultetu. U kratkoživućemu Institutu za biologiju Sveučilišta u Zagrebu S. Maričić utemeljio je biofizička istraživanja hemoglobina. Te skupine istraživača ubrzo jačaju, a osnivaju se i nove, pa 1960-ih god. djeluju i međunarodno se afirmiraju istraživačke skupine u Institutu za medicinska istraživanja (enzimologija), u Institutu »Ruđer Bošković« (nukleinske kiseline, biofizika) i druge. Mnogo mladih ljudi vraća se sa školovanja na zapadnim, pretežito američkim sveučilištima, pa nastaje kratkotrajan procvat hrvatske biokemije i njezine međunarodne afirmacije. Danas Hrvatska ima znatan broj odlično školovanih mladih biokemičara, sposobnih da razviju tu osnovnu znanstvenu disciplinu.

Biokemija se predaje na osam fakulteta Sveučilišta u Zagrebu te na sveučilištima u Rijeci, Splitu i Osijeku. Na Sveučilištu u Zagrebu postoje tri studija s izrazitom biokemijskom orijentacijom: studiji medicinske biokemije na Farmaceutsko-biokemijskom, biokemijskog inženjerstva na Prehrambeno-biotehnološkom i molekularne biologije na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu. Više od 300 biokemičara učlanjeno je u Hrvatsko biokemijsko društvo, osnovano 1976., koje je od 1992. izravni član Federacije europskih biokemijskih društava i Međunarodne unije za biokemiju i molekularnu biologiju. Srodno je, ali manje, Hrvatsko biofizičko društvo. Vrlo je aktivno znanstveno-stručno Hrvatsko društvo medicinskih biokemičara, koje okuplja mnogobrojne stručnjake iz medicinsko-biokemijske prakse i koordinira njihov odgovoran rad.

biokemija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 15.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=7749>.