إن الكيمياء الحيوية هي أحد فروع العلوم الطبيعية وتختص بدراسة التركيب الكيميائي لأجزاء الخلية في مختلف الكائنات الحية سواء كانت كائنات بسيطة مثل (البكتيريا، الفطريات والطحالب) أو معقدة كالإنسان والحيوان والنبات. ويوصف علم الكيمياء الحيوية أحيانًا بأنه علم كيمياء الحياة وذلك نظرًا لارتباط الكيمياء الحيوية بالحياة، فقد ركز العلماء في هذا المجال على البحث في التفاعلات الكيميائية داخل الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتكوين، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة. والتي تساعد بشكل كبير في فهم أنسجة وأعضاء ووظائف الكائنات الحية.
وتعد الكيمياء الحيوية نقطة التقاطع بين علم الكيمياء وعلم الأحياء، ويوجد ثلاثة أقسام رئيسية لعلم الكيمياء الحيوية وهي:
علم الأحياء البنيوي، علم الانزيمات، والأيض (علم عمليات البناء في الجسم).
وعلى مدى العقود الأخيرة من القرن العشرين، نجحت الكيمياء الحيوية من خلال هذه التخصصات الثلاثة في شرح معظم العمليات الحيوية في الإنسان والحيوان والنبات.
ويجري الكشف عن جميع مجالات علوم الحياة تقريبا وتطويرها من خلال منهجية وبحوث الكيميائية الحيوية.
كما وترتبط الكيمياء الحيوية ارتباطًا وثيقًا بعلم الأحياء الجزيئي، وهي دراسة الآليات الجزيئية التي بواسطتها يتم ترميز المعلومات الوراثية في الحمض النووي في العمليات الحيوية. واعتمادًا على التحديد الدقيق للمصطلحات المستخدمة، يمكن اعتبار البيولوجيا الجزيئية بمثابة فرع من الكيمياء الحيوية، أو الكيمياء الحيوية كأداة للتحقيق ودراسة البيولوجيا الجزيئية.
و تتعامل الكيمياء الحيوية بشكل كبير مع التركيب والوظيفة والتداخلات بين مكونات الخلية والجزيئات الكبيرة مثل الدهون والكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية وجزيئات حيوية أخرى. تكون بعض هذه الجزيئات كبيرة ومعقدة وتسمى البوليمرات الحيوية (biopolymers)، وهذه تتكون من وحدات متكررة متشابهة تسمى كل وحدة مونومر (Monomer).
كما و يحتوي كل جزيء من البوليمرات الحيوية على مجموعات مختلفة من الوحدات، مثلًا يعد البروتين بوليمر تتكون وحداته من مجموعة مختلفة من 20 حمض أميني أو أكثر. الكيمياء الحيوية تدرس الخصائص الكيميائية للجزيئات الحيوية الهامة مثل البروتينات وخصوصا التفاعلات التي تحفز عن طريق الإنزيمات. الكيمياء الحيوية المتعلقة بالعمليات الأيضية داخل الخلية والمتعلقة بجهاز الغدد الصماء تمت دراستها بشكل كبير. وهناك مجالات أخرى للكيمياء الحيوية تشمل المادة الوراثية (DNA ،RNA)، ونقل المواد من خلال غشاء الخلية، ونقل الإشارات. يتم باستخدام نتائج الكيمياء الحيوية في المقام الأول في الطب، والتغذية، والزراعة. في الطب، يدرس الكيميائيون الحيويون أسباب وعلاج الأمراض. وفي مجال التغذية، يدرسون كيفية الحفاظ على الصحة والعافية ودراسة آثار نقص التغذية (أو ما يُعرف بسوء التغذية). وفي مجال الزراعة، يتقصى علماء الكيمياء الحيوية التربة والأسمدة، ويحاولون اكتشاف طرق لتحسين زراعة المحاصيل وتخزين المحاصيل ومكافحة الآفات.
تاريخ الكيمياء الحيوية
إن الكيمياء الحيوية كنظام علمي محدد قد بدأت في وقت ما في القرن التاسع عشر، أو في وقت مبكر قليلًا، اعتمادًا على جانب الكيمياء الحيوية الذي يتم التركيز عليه. وجادل البعض بأن بداية الكيمياء الحيوية قد تكون بدأت كعلم مع اكتشاف إنزيم الدياستيز والذي أصبح يسمى اليوم أميلاز عام 1833 على يد العالم الفرنسي أنسيلم بايين
في عام 1897، قام العالم الألماني إدوارد بوخنر (بالألمانية: Eduard Buchner) بأول تجربة كيمياء حيوية معقدة خارج الخلية عندما نجح بإجراء التخمر الكحولي في خلايا مستخلصة من الخميرة. رغم أنه يظهر أن مصطلح الكيمياء الحيوية استعمل لأول مرة في عام 1882، وقد يشير البعض إلى ان من المتعارف عليه أن الاستعمال الرسمي لهذا المصطلح حصل عام 1903 من عالم الكيمياء الألماني كارل نوبرغ وقبل ذلك، كان هذا المجال يسمى الكيمياء الوظيفية أو الكيمياء الفيزيولوجية
مجالات عمل تخصص الكيمياء الحيوية
تعرّف الكيمياء الحيوية على أنها العلم الذي يدرس كيمياء الكائنات الحية على المستوى الخلوي والجزيئي داخل المختبرات، لفهم المشكلات البيولوجية وإيجاد الحلول لها،[١]فالكيمياء الحيوية تخصصٌ يجمع ما بين علوم الأحياء والكيمياء، ويختص بدراسة مكونات الخلايا الحية من بروتينات، ودهون، وعضيات، وكيفية تفاعلها مع الخلايا من جهة، وتفاعل الخلايا مع بعضها البعض من جهةٍ أخرى
ويمكن للحاصل على شهادةٍ أكاديمية في تخصص الكيمياء الحيوية أن يعمل في العديد من المجالات
صيدلاني/ كيميائي حيوي
الصيدلاني أو الكيميائي الحيوي الذي يحمل درجة البكالوريوس أو الماجستير في الكيمياء الحيوية يمكنه العمل في شركات الأدوية، أو العمل كفني بيولوجي مبتدئ، أو مساعد مختبر، أما الحاصل على شهادة الدكتوراه فيُوظّف كباحثٍ لقيادة فريقٍ بحثي في مجال تطوير عقاقير وعلاجاتٍ جديدة لعلاج الأمراض مثل السرطان، والإيدز.
طبيب
يمكن لمن يحمل شهادة الكيمياء الحيوية أن يكمل مسيرته التعليمية ليصبح طبيبًا معالجًا، وذلك عن طريق الالتحاق بكلية الطب ودراسة 4 سنواتٍ للحصول على بكالوريوس الطب العام، وبعدها إجراء مزاولة المهنة كطبيبٍ مقيم لمدة تتراوح ما بين 3-7 سنوات حسب حقل الاختصاص الطبي المختار.
أستاذ جامعي
وهذه الوظيفة تحتم على طالب الكيمياء الحيوية أن ينهي شهادة البكالوريوس، ويُكمل برنامج الماجستير للحصول على وظيفة أستاذٍ في الجامعة أو الكلية، وللحصول على درجة الأستاذية لا بد من إكمال التعليم للحصول على درجة الدكتوراه في أيٍ من مجالات الكيمياء الحيوية.
طبيب شرعي
على من يرغب بالعمل في وظيفة طبيبٍ شرعي أن يأخذ دوراتٍ تدريبية إلى جانب بكالوريوس الكيمياء الحيوية، وأن يكون لها علاقة بعلم السموم، أو علم الأمراض، أو الحمض النووي لتمكنه من مزاولة متطلبات هذه الوظيفة من تحليل بقع الدم، وبصمات الأصابع، والأنسجة، والحمض النووي، لمعرفة ملابسات الوفاة وسببها.
عالم غذاء
يعمل عالم الغذاء في وزارة الزراعة والثروة الحيوانية لتحسين استدامة المحاصيل الزراعية، والثروة الحيوانية، وإيجاد علاجٍ للآفات الزراعية، والأمراض التي تصيب الحيوانات مثل الماشية.
مهندس طب حيوي
ومن متطلبات هذه الوظيفة الجمع ما بين علومٍ عديدة مثل علوم الكيمياء، والأحياء، والهندسة، وعلوم الكمبيوتر، وإكمال درجة الماجستير في الهندسة الحيوية أو أي تخصصٍ هندسيٍ آخر ليشغل وظيفة مهندس طب حيوي، والذي يعمل في هذه الوظيفة قادر على تصميم تقنياتٍ جديدة لاستخدامها في مجال الطب والرعاية الصحية مثل صناعة الأطراف الصناعية، أو استزراع الأعضاء الداخلية.
فني مختبرات طبية
لزيادة احتمالية الحصول على وظيفة فني مختبرات طبية يجب أن يكمل خريج الكيمياء الحيوية برنامج علوم المختبرات الطبية وأن يحصل على ترخيص بمزاولة المهنة للقيام بمتطلبات الوظيفة على أكمل وجه، مثل تحليل عينات سوائل الجسم، وتحليل الأنسجة والمواد البيولوجية الأخرى.
أخصائي سموم
نظرًا لأن الكيميائي الحيوي يدرس تأثير المواد الكيميائية على خلايا الكائنات الحية، فإن وظيفة أخصائي السموم في المصانع وإدارة الغذاء والدواء تناسبه لتقييم المنتجات الكيميائية ، وقياس مدى سلامتها على الكائنات الحية
السمات الشخصية لرواد تخصص الكيمياء الحيوية
مهارات البحث العلمي.
الدراية الكافية بعلمي الأحياء والكيمياء الجزيئي.
العلم برموز العناصر والمركبات الكيميائية ومصطلحات الكيمياء الحيوية والأحياء والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.
حب العلوم.
القدرة على التواصل.
الدقة في التقدير والقياسات.
المقدرة على حل المشكلات العلمية المعقدة.
التعلم الذاتي المستمر.
التحليل بكفاءة.
القدرة على التفكير النقدي.
إقامة العروض التقديمية في استنتاجات الدراسات.
المعرفة الكاملة بالخصائص الكيميائية للجزيئات الحيوية.
الإلمام بالتركيبات والوظائف والتداخلات التي تحدث بين مكونات الخلايا والجزيئات الحيوية الكبيرة.
كتابة ونشر الأبحاث والتقارير البحثية.
المقدرة على استخدام تقنيات الكيمياء الحيوية، ودمجها مع علم الوراثة والأحياء الفيزيائية.
مهارات إجراء التجارب العلمية.
القدرة على العمل الجماعي وتحقيق الأهداف.
الامتياز في الرياضيات وحل المعادلات والمسائل المعقدة.
مهارات صياغة واختيار الفرضيات البيولوجية.
القدرة على توصيل المعلومات بسهولة وبساطة.
موسوعة دروب المعرفية - منصة طبكم
