Táplálás

A biokémikusokat régóta érdekli az állatok táplálékának kémiai összetétele. Minden állat szerves anyagokat igényel étrendjében, a vízen és az ásványi anyagokon kívül. Ennek a szerves anyagnak elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy kielégítse az állatok kalória- vagy energiaigényét. Bizonyos határokon belül szénhidrát, zsír és fehérje felcserélhetően használható erre a célra. Ezenkívül az állatoknak tápanyagigényük van bizonyos szerves vegyületekre. Bizonyos esszenciális zsírsavakra, körülbelül tíz különféle aminosavra (az úgynevezett esszenciális aminosavakra) és vitaminokra sok magasabb rendű állatnak szüksége van. A különféle fajok tápanyagigénye hasonló, de nem feltétlenül azonos; így az ember és a tengerimalac C-vitamint vagy aszkorbinsavat igényel, míg a patkány nem.

Az, hogy a növények abban különböznek az állatoktól, hogy nem igényelnek előformázott szerves anyagokat, hamarosan megbecsülték az 1700-as évek végi növényvizsgálatok után. A zöld növények képességét, hogy minden sejtanyagukat egyszerű anyagokból - szén-dioxidból, vízből, sókból és nitrogénforrásból, például ammóniából vagy nitrátból állítsák elő, fotoszintézisnek nevezték. Ahogy a neve is mutatja, a fényre energiaforrásként van szükség, és általában a napfény szolgáltatja. Maga a folyamat elsősorban a szénhidrátok előállításával foglalkozik, amelyekből a növényi szénhidrátokat fogyasztó állatok előállíthatják a zsírt. Fehérje szénhidrátból is képződhet, feltéve, hogy ammónia van berendezve.

A növények és állatok tápanyagigényében mutatkozó nagy látszólagos különbségek ellenére a kémiai változás mintázata a sejten belül megegyezik. A növény minden szükséges anyagot gyárt, de ezek az anyagok lényegében hasonlítanak azokhoz, amelyeket az állati sejt használ, és keletkezésükkor gyakran ugyanúgy kezelik őket. A növények nem tudták ellátni az állatokat táplálkozási szükségleteikkel, ha a sejtek alkotóelemei a két formában alapvetően nem voltak hasonlóak.

Emésztés

Az állatok, köztük az ember, ökológiai tápláléka részben nagy molekulákból áll. A magasabb rendű állatok emésztőrendszerében ezeket a molekulákat hidrolizálják vagy lebontják alkotóelemeikig. A fehérjék átalakulnak aminosavak keverékévé, a poliszacharidok pedig monoszacharidokká. Általában minden élő forma ugyanazt a kis molekulát használja, de a nagy komplex molekulák közül sok fajonként eltér. Ezért egy állat nem tudja közvetlenül felhasználni egy növény vagy egy másik állat fehérjét, hanem először aminosavakra kell bontania, majd az aminosavakat a saját jellemző fehérjéibe kell egyesítenie. Az élelmiszeranyag hidrolízisére azért is szükség van, hogy a szilárd anyagot felszívódásra alkalmas oldható anyaggá alakítsa. A gyomortartalom cseppfolyósítása a megfigyelők korai érdeklődését felkeltette, jóval a modern kémia születése előtt, és az emésztőrendszerbe szekretált hidrolitikus enzimek az első, részletesen tanulmányozott enzimek közé tartoztak. A pepszint és a tripszint, a gyomor- és a hasnyálmirigy-lé proteolitikus enzimeit továbbra is intenzíven vizsgálják.

Az állatok táplálékára kifejtett enzimatikus hatások termékei a belek falain keresztül felszívódnak, és a vér és a nyirok által a testbe eljutnak. Az emésztőrendszer nélküli organizmusokban az anyagokat is valamilyen módon fel kell szívni a környezetből. Bizonyos esetekben az egyszerű diffúzió elegendőnek tűnik az anyag sejtmembránon történő átvitelének magyarázatához. Más esetekben azonban (például glükóz átadásakor a bél lumenéből a vérbe) az átadás koncentrációgradienssel szemben történik. Vagyis a glükóz alacsonyabb koncentrációjú helyről nagyobb koncentrációjú helyre költözhet.

A sósav gyomornedvbe történő kiválasztódása esetén bebizonyosodott, hogy az aktív szekréció a megfelelő oxigénellátástól (azaz a szövet légzőszervi anyagcseréjétől) függ, és ugyanez vonatkozik a sók növényi gyökerek általi felszívódására is . A szövet oxidációja során felszabaduló energiát valamilyen módon ki kell használni, hogy biztosítsa a felszívódáshoz vagy a szekrécióhoz szükséges energiát. Ezt a hámozást egy speciális kémiai kapcsolórendszer biztosítja. Az ilyen kapcsolási rendszerek természetének tisztázása a biokémikus célja volt.

Vér

Az egyik állati szövet, amely mindig izgatta a különleges kíváncsiságot, a vér. A vért intenzíven vizsgálták a biokémia kezdetektől fogva, kémiai összetétele nagyobb pontossággal és részletesebben ismert, mint a test bármely más szövete. Az orvos vérmintákat vesz, hogy meghatározza a vér cukortartalmát, karbamid-tartalmát vagy szervetlen ion-összetételét, mivel ezek a betegség jellemző változásait mutatják.

A vér pigment hemoglobint intenzíven tanulmányozták. A hemoglobin a vérsejtekben helyezkedik el, és oxigént szállít a tüdőből a szövetekbe. Kombinálódik a tüdő oxigénjével, ahol az oxigénkoncentráció magas, és felszabadítja az oxigént a szövetekben, ahol alacsony az oxigénkoncentráció. A magasabb rendű állatok hemoglobinjai rokonok, de nem azonosak. Gerincteleneknél más pigmentek léphetnek a hemoglobin helyére és funkciójára. Ezen vegyületek összehasonlító vizsgálata érdekes fejezetet jelent a biokémiai vizsgálatokban.