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結構生物化學/結構生物化學與其他學科的關係

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生物化學的研究範圍涵蓋了眾多科學領域。生物化學的根源在於物理學化學和生物學;儘管其內涵主要集中在化學和生物學領域,因為術語“生物化學”本身就意味著這一點。

物理學

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生物化學與物理學相關,因為生物分子遵循與所有其他分子相同的物理定律,因此受到熱力學定律和生物能學原理的影響。生物分子會發生反應,就像其他分子的反應一樣,要麼在自發發生時釋放能量,要麼需要能量才能進行。自發反應通常會增加,即系統無序度的增加,儘管自發性由吉布斯自由能方程決定:

化學原理對於生物化學領域至關重要。原子和分子之間的鍵合和相互作用對於生物分子的存在和生命本身至關重要。

氫鍵是化學領域鍵合和相互作用主題的一個方面,但已被證明對生物化學極其重要,因為碳和氧之間的鍵對於生命至關重要。由於碳氫化合物是基本的無機分子,而氮是氨基酸的主要元素,因此也是蛋白質的主要元素,氫鍵是高度由氧、氫和氮組成的生物分子的穩定性的關鍵。

其他對生物化學至關重要的相互作用有共價鍵(原子之間的一般鍵)、範德華相互作用(當分子彼此非常靠近時,分子之間的相互作用)和離子相互作用(帶正電和負電原子或分子之間的鍵合相互作用)。

生物學

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如果沒有生物學,就不會有研究生物化學的必要,因為生物學是研究生物體的學科,而生物化學是研究生物分子的功能及其結構的學科。生物化學涉及研究細胞及其組成部分的功能,因為它側重於生物分子。同樣,生物化學家必須考慮遺傳學,因為蛋白質是生命過程的關鍵方面,蛋白質由氨基酸組成,是研究的主要生物分子。

生物化學有正當理由關注進化過程,因為進化一直是生命和生物分子作為一個群體發展的持續過程。地球上的進化始於能夠自我複製的單細胞生物。關於早期生命是如何形成的,存在著許多理論,在任何給定時間,許多科學實驗和理論都在進行。最近,人們發現了斯坦利·米勒的舊實驗[1]並重新分析了它,在模擬早期地球情景下,閃電在火山噴發情況下擊中,產生了大量氨基酸,這些氨基酸以小群體形式形成。因此,氨基酸的形成可能是生物分子進化最早的步驟之一。


  1. 斯坦利·米勒是一位著名的生物化學家,他與哈羅德·尤里合作進行了一項實驗,模擬了假設的早期大氣條件,以檢驗生命是否能從這些條件中自發產生。
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