This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ജൈവരസതന്ത്രം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(→Biochemistry) |
(→Biochemistry) |
||
| വരി 27: | വരി 27: | ||
[[ചിത്രം:SR 835 JIwa.png]] | [[ചിത്രം:SR 835 JIwa.png]] | ||
| - | ജീവന്റെ ഉദ്ഭവം-ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്റെ അന്വേഷണം. ജൈവതന്മാത്രകളെല്ലാം ജീവജാലങ്ങളുടെ ഉത്പന്നങ്ങളാണ്. എന്നാല്‍ ജീവന്റെ ആവിര്‍ഭാവത്തിനുമുമ്പ് ഈ തന്മാത്രകള്‍ ജീവജാലങ്ങളില്‍ നിന്നല്ല ഉദ്ഭവിച്ചിരിക്കുക എന്നത് വ്യക്തമാണ്. അതിനാല്‍ ഈ ജൈവതന്മാത്രകള്‍ അജൈവിക സംശ്ലേഷണം (abiotic synthesis) വഴി മാത്രമേ ആദിമഭൂമിയില്‍ ഉണ്ടാകാന്‍ വഴിയുള്ളൂ. സാധാരണ രാസ-ഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ വഴി തന്നെയാണ് അജൈവ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന് ജൈവ തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്. | + | '''ജീവന്റെ ഉദ്ഭവം-ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്റെ അന്വേഷണം.''' ജൈവതന്മാത്രകളെല്ലാം ജീവജാലങ്ങളുടെ ഉത്പന്നങ്ങളാണ്. എന്നാല്‍ ജീവന്റെ ആവിര്‍ഭാവത്തിനുമുമ്പ് ഈ തന്മാത്രകള്‍ ജീവജാലങ്ങളില്‍ നിന്നല്ല ഉദ്ഭവിച്ചിരിക്കുക എന്നത് വ്യക്തമാണ്. അതിനാല്‍ ഈ ജൈവതന്മാത്രകള്‍ അജൈവിക സംശ്ലേഷണം (abiotic synthesis) വഴി മാത്രമേ ആദിമഭൂമിയില്‍ ഉണ്ടാകാന്‍ വഴിയുള്ളൂ. സാധാരണ രാസ-ഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ വഴി തന്നെയാണ് അജൈവ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന് ജൈവ തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്. |
[[ചിത്രം:Pg836 scr.png|250px|right|thumb]] | [[ചിത്രം:Pg836 scr.png|250px|right|thumb]] | ||
മീഥേന്‍ (CH<sub>4</sub>), അമോണിയ (NH<sub>3</sub>), ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ് (H<sub>2</sub>S), ജലം (H<sub>2</sub>O) എന്നിവയാണ് ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നതെന്നും ഈ തന്മാത്രകള്‍ സൂര്യപ്രകാശത്തില്‍ നിന്നോ മിന്നലില്‍ നിന്നോ ഊര്‍ജം സംഭരിച്ച് പലവിധ രാസഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ക്കു വിധേയമായി ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ രൂപീകരിച്ചിരിക്കാം എന്നുമാണ് എ.ഐ. ഒപ്പാരിന് എന്ന സോവിയറ്റ് ജൈവ രസതന്ത്രജ്ഞന്‍ അഭിപ്രായപ്പെട്ടത് (1920). എന്നാല്‍ ഇത് തെളിയിക്കാന്‍ ഒപ്പാരിന് കഴിയാത്തതിനാല്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് ഈ സിദ്ധാന്തം സ്വീകാര്യമായില്ല. സ്റ്റാന്‍ലി എല്‍. മില്ലര്‍, ഹരോള്‍ഡ് സി. യുറേ എന്നിവര്‍ ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു എന്നു കരുതിയിരുന്ന വാതക മിശ്രിതത്തിലൂടെ മിന്നലിനെ അനുകരിക്കുന്ന വൈദ്യുതി സ്ഫുലിംഗങ്ങള്‍ കടത്തിവിട്ട് ജൈവതന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചു (1953). -അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍, ഗ്ലൈസീന്‍ അലാനിന്‍, അസ്പാര്‍ട്ടിക് അമ്ളം, ഗ്ളൂട്ടാമിക് അമ്ലം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമായിരുന്നു ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്. ഈ ലഘു തന്മാത്രകളില്‍ നിന്ന് ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുക എന്നതായി പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ലക്ഷ്യം. ഈ ലഘുതന്മാത്രകളുടെ പോളിമറികരണം സ്വാഭാവികമായി നടക്കുന്നതായി മില്ലര്‍, യൂറോ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി. അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ ചൂടാക്കി പ്രോട്ടിനോയിഡുകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതില്‍ സിഡ്നി ഫോക്സ് എന്ന ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്‍ വിജയിച്ചു. | മീഥേന്‍ (CH<sub>4</sub>), അമോണിയ (NH<sub>3</sub>), ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ് (H<sub>2</sub>S), ജലം (H<sub>2</sub>O) എന്നിവയാണ് ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നതെന്നും ഈ തന്മാത്രകള്‍ സൂര്യപ്രകാശത്തില്‍ നിന്നോ മിന്നലില്‍ നിന്നോ ഊര്‍ജം സംഭരിച്ച് പലവിധ രാസഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ക്കു വിധേയമായി ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ രൂപീകരിച്ചിരിക്കാം എന്നുമാണ് എ.ഐ. ഒപ്പാരിന് എന്ന സോവിയറ്റ് ജൈവ രസതന്ത്രജ്ഞന്‍ അഭിപ്രായപ്പെട്ടത് (1920). എന്നാല്‍ ഇത് തെളിയിക്കാന്‍ ഒപ്പാരിന് കഴിയാത്തതിനാല്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് ഈ സിദ്ധാന്തം സ്വീകാര്യമായില്ല. സ്റ്റാന്‍ലി എല്‍. മില്ലര്‍, ഹരോള്‍ഡ് സി. യുറേ എന്നിവര്‍ ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു എന്നു കരുതിയിരുന്ന വാതക മിശ്രിതത്തിലൂടെ മിന്നലിനെ അനുകരിക്കുന്ന വൈദ്യുതി സ്ഫുലിംഗങ്ങള്‍ കടത്തിവിട്ട് ജൈവതന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചു (1953). -അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍, ഗ്ലൈസീന്‍ അലാനിന്‍, അസ്പാര്‍ട്ടിക് അമ്ളം, ഗ്ളൂട്ടാമിക് അമ്ലം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമായിരുന്നു ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്. ഈ ലഘു തന്മാത്രകളില്‍ നിന്ന് ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുക എന്നതായി പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ലക്ഷ്യം. ഈ ലഘുതന്മാത്രകളുടെ പോളിമറികരണം സ്വാഭാവികമായി നടക്കുന്നതായി മില്ലര്‍, യൂറോ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി. അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ ചൂടാക്കി പ്രോട്ടിനോയിഡുകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതില്‍ സിഡ്നി ഫോക്സ് എന്ന ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്‍ വിജയിച്ചു. | ||
| വരി 37: | വരി 37: | ||
[[ചിത്രം:SR 836 im -2.png|300px]] | [[ചിത്രം:SR 836 im -2.png|300px]] | ||
| - | ജന്തുകോശത്തിന്റെ ഒരു പൂര്‍വമാതൃക ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ജന്തുശരീരത്തില്‍ കോശങ്ങള്‍ ഒറ്റപ്പെട്ടല്ല സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. അതിനു ചുറ്റും ബാഹ്യകോശദ്രവം, കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകളും പ്രോട്ടീനുകളും കൊണ്ടു സമ്പുഷ്ടമായ സന്ധാനകലകള്‍ എന്നിവയുണ്ട്. കോശഭിത്തി ലിപ്രോപ്രോട്ടീനുകള്‍ കൊണ്ടാണു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നത്. കോശാന്തരാവയവങ്ങള്‍ക്കും ഇത്തരം ഒരു ആവരണമുണ്ട്. ഗ്ലൂക്കോസും കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളുമാണ് കോശാന്തര്‍ഭാഗത്തു പ്രവേശിക്കുന്ന പ്രധാന ഇന്ധന(ദാഹക) പദാര്‍ഥങ്ങള്‍. അമിനോ അമ്ലങ്ങളില്‍ നിന്നും കോശാന്തര ഗ്ളൈക്കോജന്‍ കണികകളില്‍ നിന്നുമാണ് ഗ്ലൂക്കോസ് ലഭിക്കുന്നത്. കോശാന്തര കൊഴുപ്പു കണികകളില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന | + | ജന്തുകോശത്തിന്റെ ഒരു പൂര്‍വമാതൃക ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ജന്തുശരീരത്തില്‍ കോശങ്ങള്‍ ഒറ്റപ്പെട്ടല്ല സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. അതിനു ചുറ്റും ബാഹ്യകോശദ്രവം, കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകളും പ്രോട്ടീനുകളും കൊണ്ടു സമ്പുഷ്ടമായ സന്ധാനകലകള്‍ എന്നിവയുണ്ട്. കോശഭിത്തി ലിപ്രോപ്രോട്ടീനുകള്‍ കൊണ്ടാണു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നത്. കോശാന്തരാവയവങ്ങള്‍ക്കും ഇത്തരം ഒരു ആവരണമുണ്ട്. ഗ്ലൂക്കോസും കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളുമാണ് കോശാന്തര്‍ഭാഗത്തു പ്രവേശിക്കുന്ന പ്രധാന ഇന്ധന(ദാഹക) പദാര്‍ഥങ്ങള്‍. അമിനോ അമ്ലങ്ങളില്‍ നിന്നും കോശാന്തര ഗ്ളൈക്കോജന്‍ കണികകളില്‍ നിന്നുമാണ് ഗ്ലൂക്കോസ് ലഭിക്കുന്നത്. കോശാന്തര കൊഴുപ്പു കണികകളില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളാകട്ടെ ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ വ്യുത്പന്നങ്ങളായി മാറുന്നു. ഈ ദാഹക പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ എരിയുന്നതിനാവശ്യമായ ഓക്സിജന്‍, സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം മുതലായ അയോണുകള്‍, അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍, ജീവകങ്ങള്‍ എന്നിവ കോശത്തിനകത്തു പ്രവേശിക്കുന്നു. കാര്‍ബണ്‍ഡൈഓക്സൈഡ്, ജലം, ചില സംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയകളുടെ ഉത്പന്നങ്ങള്‍, മറ്റു പാഴ്വസ്തുക്കള്‍ എന്നിവ കോശത്തിനകത്തു നിന്നു പുറത്തേക്കു വരുന്നു. കോശത്തിനകത്തേക്കും പുറത്തേക്കുമായുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ ഈ അഭിഗമനം ധാരാളം ഊര്‍ജം ആവശ്യമുള്ള പ്രക്രിയയാണ്. |
| - | മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയ്ക്കുള്ളില്‍ മെറ്റബോളൈറ്റുകള്‍ ( | + | മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയ്ക്കുള്ളില്‍ മെറ്റബോളൈറ്റുകള്‍ (ഗ്ലൂക്കോസും കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളും) ഓക്സീകൃതമായി. കാര്‍ബണ്‍ഡൈ ഓക്സൈഡും ജലവും ഉണ്ടാകുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഏറ്റവുമധികം ഊര്‍ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ഇതിനെ 'കാറ്റബോളിസം' എന്നു പറയുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയുടെ ആദ്യപടിയെന്ന നിലയ്ക്ക് രണ്ട് മെറ്റബോളൈറ്റുകളും അസറ്റേറ്റ് രൂപത്തിലാകുന്നു (അസറ്റൈല്‍ കോ എന്‍സൈം എ). ഈ ഘട്ടത്തില്‍ ചെറിയ തോതില്‍ ഊര്‍ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. എന്നാല്‍ അസറ്റേറ്റുകളുടെ ഉപചയപ്രക്രിയയിലാണ് ഊര്‍ജത്തിന്റെ പ്രധാന പങ്കും ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. ഹീംപ്രോട്ടീനുകള്‍ (സൈറ്റക്രോമുകള്‍) ആണ് മെറ്റബോളൈറ്റുകളില്‍ നിന്ന് H, H+ അയോണുകള്‍ സ്വീകരിച്ച് ഓക്സീകരണത്വരകങ്ങളായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. ഈ ഉപചയപ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി എ.റ്റി.പി. എന്ന സംയുക്തം ഉണ്ടാകുന്നു. പലതരം ജൈവപ്രക്രിയകള്‍ക്ക് ഊര്‍ജസ്രോതസ്സുകളായി ഇതു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഉദാ. (i) കോശഭിത്തിയിലൂടെ അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെയും സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം അയോണുകളുടെയും വൃതിവ്യാപനം; (ii) പേശീസങ്കോചംപോലുള്ള യാന്ത്രിക പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍; (iii) അസറ്റേറ്റ് മാത്രകളില്‍ നിന്നു കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍, പഞ്ചസാരയില്‍ നിന്ന് പോളിസാക്കറൈഡുകള്‍, അമിനോ അമ്ലങ്ങളില്‍ നിന്നു പ്രോട്ടീനുകള്‍, പ്യൂറീന്‍, പൈറിമീഡിനുകള്‍, പെന്‍റ്റോസുകള്‍, ഫോസ്ഫേറ്റുകള്‍ എന്നിവയില്‍ നിന്ന് നൂക്ലിയിക് അമ്ലങ്ങള്‍ എന്നീ സംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയകള്‍. |
ഒരു കോശത്തിന്റെ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ജനിതകഘടനയാണ് നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. ഡി.എന്‍.എ.യുടെ പ്രഭാവംമൂലം വളരെയധികം ആര്‍.എന്‍.എ.കള്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും നൂക്ലിയസ്സില്‍ നിന്ന് സൈറ്റോപ്ലാസത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. | ഒരു കോശത്തിന്റെ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ജനിതകഘടനയാണ് നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. ഡി.എന്‍.എ.യുടെ പ്രഭാവംമൂലം വളരെയധികം ആര്‍.എന്‍.എ.കള്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും നൂക്ലിയസ്സില്‍ നിന്ന് സൈറ്റോപ്ലാസത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. | ||
| വരി 87: | വരി 87: | ||
'''ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ്''' (Electrophoresis). ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തില്‍ ഒരു കൊളോയ്ഡല്‍ ലായനിയിലെ തന്മാത്രകളുടെ ചലന ദിശയിലുള്ള വ്യത്യാസത്തെ ആസ്പദമാക്കി തന്മാത്രകള്‍ വേര്‍തിരിക്കുന്ന മാര്‍ഗം. ഇത് പ്രധാനമായും പ്രോട്ടീനുകളുടെ വിശ്ളേഷണത്തിനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഹീമോഗ്ലോബിന്റെ ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ് വഴിയാണ് സിക്കിള്‍സെല്‍ അനീമിയ എന്ന രോഗത്തിനു കാരണമാകുന്ന അപസാമാന്യ ഹീമോഗ്ലോബിന്‍ കണ്ടുപിടിക്കുന്നത്. | '''ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ്''' (Electrophoresis). ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തില്‍ ഒരു കൊളോയ്ഡല്‍ ലായനിയിലെ തന്മാത്രകളുടെ ചലന ദിശയിലുള്ള വ്യത്യാസത്തെ ആസ്പദമാക്കി തന്മാത്രകള്‍ വേര്‍തിരിക്കുന്ന മാര്‍ഗം. ഇത് പ്രധാനമായും പ്രോട്ടീനുകളുടെ വിശ്ളേഷണത്തിനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഹീമോഗ്ലോബിന്റെ ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ് വഴിയാണ് സിക്കിള്‍സെല്‍ അനീമിയ എന്ന രോഗത്തിനു കാരണമാകുന്ന അപസാമാന്യ ഹീമോഗ്ലോബിന്‍ കണ്ടുപിടിക്കുന്നത്. | ||
| - | എക്സ്-റേ ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫി (X-ray Crystallography). തന്മാത്രകളുടെ ത്രിമാനഘടന വ്യക്തമാക്കുന്നു. മയോഗ്ളോബിന്റെയും ഹീമോഗ്ളോബിന്റെയും തന്മാത്രാഘടന എക്സ്-റേ സങ്കേതങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിച്ചതിന് മാക്സ്പെറൂസ്, ജോണ്‍ഡി എന്നിവര്‍ 1962-ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനത്തിനര്‍ഹമായി. | + | '''എക്സ്-റേ ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫി''' (X-ray Crystallography). തന്മാത്രകളുടെ ത്രിമാനഘടന വ്യക്തമാക്കുന്നു. മയോഗ്ളോബിന്റെയും ഹീമോഗ്ളോബിന്റെയും തന്മാത്രാഘടന എക്സ്-റേ സങ്കേതങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിച്ചതിന് മാക്സ്പെറൂസ്, ജോണ്‍ഡി എന്നിവര്‍ 1962-ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനത്തിനര്‍ഹമായി. |
'''കംപ്യൂട്ടര്‍'''. പ്രോട്ടീനുകള്‍ പോലെയുള്ള പോളിമറുകള്‍ പോലും ഉയര്‍ന്ന അപഗ്രഥനശേഷിയുള്ള സൂക്ഷ്മദര്‍ശിനിയിലൂടെ ദൃശ്യമാവുന്നതിലും ചെറുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഘടന നിര്‍ണയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോട്ടീനുകളുടെയും മറ്റു സങ്കീര്‍ണ തന്മാത്രകളിലെയും ബോണ്ടുകളുടെ നീളം, ശക്തി എന്നിവ കംപ്യൂട്ടര്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു. | '''കംപ്യൂട്ടര്‍'''. പ്രോട്ടീനുകള്‍ പോലെയുള്ള പോളിമറുകള്‍ പോലും ഉയര്‍ന്ന അപഗ്രഥനശേഷിയുള്ള സൂക്ഷ്മദര്‍ശിനിയിലൂടെ ദൃശ്യമാവുന്നതിലും ചെറുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഘടന നിര്‍ണയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോട്ടീനുകളുടെയും മറ്റു സങ്കീര്‍ണ തന്മാത്രകളിലെയും ബോണ്ടുകളുടെ നീളം, ശക്തി എന്നിവ കംപ്യൂട്ടര്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു. | ||
| വരി 95: | വരി 95: | ||
'''നാഴികക്കല്ലുകള്‍'''. ജൈവരസതന്ത്രം 20-ാം ശ.-ത്തിലെ ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയാണ്. 1900-ത്തിനുശേഷമാണ് ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി ഇത് അറിയപ്പെട്ടു തുടങ്ങുന്നതു തന്നെ. ജീവന്റെ രാസാടിസ്ഥാനം കണ്ടെത്തുന്ന ഈ ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക് ബയോകെമിസ്ട്രി [Bios (ഗ്രീക്ക്)-ജീവന്‍] എന്ന പേര്‍ നല്കിയത് ന്യൂബെര്‍ഗ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് (1903). | '''നാഴികക്കല്ലുകള്‍'''. ജൈവരസതന്ത്രം 20-ാം ശ.-ത്തിലെ ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയാണ്. 1900-ത്തിനുശേഷമാണ് ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി ഇത് അറിയപ്പെട്ടു തുടങ്ങുന്നതു തന്നെ. ജീവന്റെ രാസാടിസ്ഥാനം കണ്ടെത്തുന്ന ഈ ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക് ബയോകെമിസ്ട്രി [Bios (ഗ്രീക്ക്)-ജീവന്‍] എന്ന പേര്‍ നല്കിയത് ന്യൂബെര്‍ഗ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് (1903). | ||
| - | ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെയും കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെയും ആരംഭത്തോടുകൂടിത്തന്നെ ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ വികാസത്തിനുള്ള പശ്ചാത്തലം ഒരുങ്ങിക്കഴിഞ്ഞിരുന്നു. പ്രഭാകലനം (Photosynthesis) ശ്വസനത്തിന്റെ വിപരീത പ്രക്രിയയാണെന്ന് ജോസഫ് പ്രീസ്റ്റ്ലി, ജാന്‍ ഇന്‍ഗല്‍ഹൗസ്, ജീന്‍ സെന്‍ബിയര്‍ എന്നിവരുടെ കൂട്ടായ പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. ഇതാണ് ജൈവരസതന്ത്രം എന്ന ആശയത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയിലെ ആദ്യത്തെ നാഴികക്കല്ലായി വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കണ്ടുപിടിത്തം. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയോടെ മാത്രമേ ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ വികാസം ദ്രുതഗതിയിലായുള്ളൂ. 1828 വരെ നില നിന്നിരുന്ന വൈറ്റലിസ്റ്റിക് സിദ്ധാന്തപ്രകാരം ജീവനുള്ളതില്‍ നിന്നേ ജൈവസ്തു ഉദ്ഭവിക്കൂ എന്നാണ് ധരിച്ചിരുന്നത്. അതായത് ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സംശ്ലേഷണത്തിന് ഒരു അടിസ്ഥാനശക്തി ആവശ്യമായതിനാല്‍ അവ രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെ കൃത്രിമമായി സംയോജിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ല എന്നായിരുന്നു വിശ്വാസം. എന്നാല്‍ ഫ്രെഡറിക് വോളെര്‍ മൂലകങ്ങളില്‍ നിന്ന് യൂറിയ സംശ്ലേഷണം ചെയ്തതോടെ (1828) ജൈവരസതന്ത്രമേഖലയ്ക്കു പുതിയ വികാസമുണ്ടായി. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ ഈ രംഗത്തുണ്ടായ നാടകീയമായ വികാസത്തിനു പ്രധാന പങ്കുവഹിച്ചത് ജര്‍മന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജസ്റ്റസ് ഫൊണ്‍ ലീബിഗും ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ലൂയി പാസ്ചറുമാണ്. പ്രഭാകലനം വഴി സസ്യങ്ങള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ മൃഗങ്ങളുടെ ജീവസന്ധാരണത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണെന്ന് ലീബിഗ് കണ്ടെത്തി. മൃഗങ്ങളുടെ വിസര്‍ജ്യങ്ങളും ശവശരീരം തന്നെയും ജീര്‍ണിക്കുമ്പോള്‍ അവയിലടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മിശ്രയൗഗികങ്ങള്‍ വിഘടിച്ച് സസ്യങ്ങള്‍ക്ക് വീണ്ടും ഉപയോഗപ്രദമായ മൂലകങ്ങളാകുന്നു. ഭക്ഷണപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ പുളിക്കുന്നതിനു കാരണം യീസ്റ്റുകളും ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുമാണെന്ന് ലൂയി പാസ്ചര്‍ കണ്ടെത്തി (1860). മൈക്കല്‍ ചെവറ്യൂളിന്റെ സോപ്പാക്കല്‍ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളും ഗ്ലിസറോളും ചേര്‍ന്നാണ് കൊഴുപ്പുണ്ടാകുന്നതെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ധാരാളം | + | ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെയും കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെയും ആരംഭത്തോടുകൂടിത്തന്നെ ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ വികാസത്തിനുള്ള പശ്ചാത്തലം ഒരുങ്ങിക്കഴിഞ്ഞിരുന്നു. പ്രഭാകലനം (Photosynthesis) ശ്വസനത്തിന്റെ വിപരീത പ്രക്രിയയാണെന്ന് ജോസഫ് പ്രീസ്റ്റ്ലി, ജാന്‍ ഇന്‍ഗല്‍ഹൗസ്, ജീന്‍ സെന്‍ബിയര്‍ എന്നിവരുടെ കൂട്ടായ പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. ഇതാണ് ജൈവരസതന്ത്രം എന്ന ആശയത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയിലെ ആദ്യത്തെ നാഴികക്കല്ലായി വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കണ്ടുപിടിത്തം. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയോടെ മാത്രമേ ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ വികാസം ദ്രുതഗതിയിലായുള്ളൂ. 1828 വരെ നില നിന്നിരുന്ന വൈറ്റലിസ്റ്റിക് സിദ്ധാന്തപ്രകാരം ജീവനുള്ളതില്‍ നിന്നേ ജൈവസ്തു ഉദ്ഭവിക്കൂ എന്നാണ് ധരിച്ചിരുന്നത്. അതായത് ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സംശ്ലേഷണത്തിന് ഒരു അടിസ്ഥാനശക്തി ആവശ്യമായതിനാല്‍ അവ രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെ കൃത്രിമമായി സംയോജിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ല എന്നായിരുന്നു വിശ്വാസം. എന്നാല്‍ ഫ്രെഡറിക് വോളെര്‍ മൂലകങ്ങളില്‍ നിന്ന് യൂറിയ സംശ്ലേഷണം ചെയ്തതോടെ (1828) ജൈവരസതന്ത്രമേഖലയ്ക്കു പുതിയ വികാസമുണ്ടായി. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ ഈ രംഗത്തുണ്ടായ നാടകീയമായ വികാസത്തിനു പ്രധാന പങ്കുവഹിച്ചത് ജര്‍മന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജസ്റ്റസ് ഫൊണ്‍ ലീബിഗും ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ലൂയി പാസ്ചറുമാണ്. പ്രഭാകലനം വഴി സസ്യങ്ങള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ മൃഗങ്ങളുടെ ജീവസന്ധാരണത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണെന്ന് ലീബിഗ് കണ്ടെത്തി. മൃഗങ്ങളുടെ വിസര്‍ജ്യങ്ങളും ശവശരീരം തന്നെയും ജീര്‍ണിക്കുമ്പോള്‍ അവയിലടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മിശ്രയൗഗികങ്ങള്‍ വിഘടിച്ച് സസ്യങ്ങള്‍ക്ക് വീണ്ടും ഉപയോഗപ്രദമായ മൂലകങ്ങളാകുന്നു. ഭക്ഷണപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ പുളിക്കുന്നതിനു കാരണം യീസ്റ്റുകളും ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുമാണെന്ന് ലൂയി പാസ്ചര്‍ കണ്ടെത്തി (1860). മൈക്കല്‍ ചെവറ്യൂളിന്റെ സോപ്പാക്കല്‍ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളും ഗ്ലിസറോളും ചേര്‍ന്നാണ് കൊഴുപ്പുണ്ടാകുന്നതെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ധാരാളം കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍ അദ്ദേഹം വേര്‍തിരിക്കുകയും ചെയ്തു. |
ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ തന്മാത്രാഭാരം കൂടിയ പല മിശ്രയൗഗികങ്ങളും ജൈവവസ്തുക്കളില്‍ നിന്നു വേര്‍തിരിച്ച് പഠനം ആരംഭിച്ചു. മുള്‍ഡര്‍, ലീബിഗ്, ഷുട്സന്‍ബര്‍ഗര്‍ എന്നിവരുടെ പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീനുകളുടെ ജലാപഘടനം വഴി അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ടു. പിന്നീട് അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ സംയോജിച്ച് പ്രോട്ടീനുണ്ടാകുന്ന വിധം ഫിഷര്‍ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഉപയോഗശേഷം ഉപേക്ഷിച്ചിരുന്ന ബാന്‍ഡേജുകളിലെ ചലത്തില്‍ നൂക്ലിയിക് അമ്ലത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തിയതോടെ അതിനെ ആസ്പദമാക്കിയുള്ള പഠനങ്ങള്‍ വ്യാപകമായി. അങ്ങനെയാണ് 1868-ല് ഫ്രെഡറിക് മീഷര്‍ ഡി.എന്‍.എ. വേര്‍തിരിച്ചത്. കിണ്വനത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനങ്ങളും ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ പുരോഗമിച്ചിരുന്നു. ഓക്സിജന്റെ അഭാവത്തില്‍ കിണ്വനം നടന്ന് ബ്യൂട്ടറിക് അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നതു കണ്ടെത്തുക വഴി വായവാണുക്കളെയും അവായവാണുക്കളെയും അവയുടെ കിണ്വന പ്രക്രിയകളെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിനു വഴിതെളിച്ചു. പാസ്ചറുടെ കിണ്വനങ്ങളെ എന്‍സൈമുകള്‍ എന്നു നാമകരണം ചെയ്തു (1877). സമ്നെര്‍ 1926-ല് യൂറിയേസ് എന്ന എന്‍സൈം ആദ്യമായി വേര്‍തിരിച്ചു. പ്രോട്ടീന്‍ അപഘടക എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി യൂറിയേസിന്റെ വിഘടനവും, തത്ഫലമായി എന്‍സൈമിക പ്രവര്‍ത്തനം നഷ്ടമാവുന്നതും സമ്നെര്‍ കണ്ടെത്തി. ഇതോടെ ജൈവ ഉത്പ്രേരകങ്ങള്‍, എന്‍സൈമുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് വിപുലമായ പഠനം ആരംഭിച്ചു. എന്‍സൈമുകള്‍ പ്രോട്ടീനുകളാണെന്ന് നോര്‍ത്ത് റപ്പ്, കൂനിസ് എന്നിവര്‍ തെളിയിച്ചു. ഫിസ്ക്, സുബ്ബറാവു എന്നിവര്‍ പേശികളില്‍ നിന്ന് അഡിനോസിന്‍ ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റ് (ATP) വേര്‍തിരിച്ചു. കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകള്‍, ലിപിഡുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയുടെ ഉപചയ(ക്രെബ്സ് ചക്രം, 1937) പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായിട്ടാണ് ATP ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതെന്നു പില്ക്കാല പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. കോശങ്ങളില്‍ ഊര്‍ജവിനിമയം നടക്കുന്നത് ATP വഴിയാണെന്ന് എഫ്.എ. ലിപ്പ്മാന്‍ (1940) നിര്‍ദേശിച്ചു. | ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ തന്മാത്രാഭാരം കൂടിയ പല മിശ്രയൗഗികങ്ങളും ജൈവവസ്തുക്കളില്‍ നിന്നു വേര്‍തിരിച്ച് പഠനം ആരംഭിച്ചു. മുള്‍ഡര്‍, ലീബിഗ്, ഷുട്സന്‍ബര്‍ഗര്‍ എന്നിവരുടെ പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീനുകളുടെ ജലാപഘടനം വഴി അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ടു. പിന്നീട് അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ സംയോജിച്ച് പ്രോട്ടീനുണ്ടാകുന്ന വിധം ഫിഷര്‍ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഉപയോഗശേഷം ഉപേക്ഷിച്ചിരുന്ന ബാന്‍ഡേജുകളിലെ ചലത്തില്‍ നൂക്ലിയിക് അമ്ലത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തിയതോടെ അതിനെ ആസ്പദമാക്കിയുള്ള പഠനങ്ങള്‍ വ്യാപകമായി. അങ്ങനെയാണ് 1868-ല് ഫ്രെഡറിക് മീഷര്‍ ഡി.എന്‍.എ. വേര്‍തിരിച്ചത്. കിണ്വനത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനങ്ങളും ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ പുരോഗമിച്ചിരുന്നു. ഓക്സിജന്റെ അഭാവത്തില്‍ കിണ്വനം നടന്ന് ബ്യൂട്ടറിക് അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നതു കണ്ടെത്തുക വഴി വായവാണുക്കളെയും അവായവാണുക്കളെയും അവയുടെ കിണ്വന പ്രക്രിയകളെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിനു വഴിതെളിച്ചു. പാസ്ചറുടെ കിണ്വനങ്ങളെ എന്‍സൈമുകള്‍ എന്നു നാമകരണം ചെയ്തു (1877). സമ്നെര്‍ 1926-ല് യൂറിയേസ് എന്ന എന്‍സൈം ആദ്യമായി വേര്‍തിരിച്ചു. പ്രോട്ടീന്‍ അപഘടക എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി യൂറിയേസിന്റെ വിഘടനവും, തത്ഫലമായി എന്‍സൈമിക പ്രവര്‍ത്തനം നഷ്ടമാവുന്നതും സമ്നെര്‍ കണ്ടെത്തി. ഇതോടെ ജൈവ ഉത്പ്രേരകങ്ങള്‍, എന്‍സൈമുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് വിപുലമായ പഠനം ആരംഭിച്ചു. എന്‍സൈമുകള്‍ പ്രോട്ടീനുകളാണെന്ന് നോര്‍ത്ത് റപ്പ്, കൂനിസ് എന്നിവര്‍ തെളിയിച്ചു. ഫിസ്ക്, സുബ്ബറാവു എന്നിവര്‍ പേശികളില്‍ നിന്ന് അഡിനോസിന്‍ ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റ് (ATP) വേര്‍തിരിച്ചു. കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകള്‍, ലിപിഡുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയുടെ ഉപചയ(ക്രെബ്സ് ചക്രം, 1937) പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായിട്ടാണ് ATP ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതെന്നു പില്ക്കാല പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. കോശങ്ങളില്‍ ഊര്‍ജവിനിമയം നടക്കുന്നത് ATP വഴിയാണെന്ന് എഫ്.എ. ലിപ്പ്മാന്‍ (1940) നിര്‍ദേശിച്ചു. | ||
| - | ഡി.എന്‍.എ. ഒരു ജനിതക പദാര്‍ഥമാണെന്ന് ഒ.റ്റി.ആവറി, മക്ലിയോഡ്, മക്കാര്‍ട്ടി എന്നിവര്‍ 1944-ല് തെളിയിച്ചു. ഒരു ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഡി.എന്‍.എ., മറ്റു ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുടെ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ വ്യതിയാനം വരുത്തുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടതോടെയാണ് ഈ കണ്ടുപിടിത്തം ഉണ്ടായത്. ക്രെബ്സ് അഥവാ സിട്രിക് അമ്ലചക്രം വഴി അഠജ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത് മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയിലാണെന്ന് കെന്നഡി, ലെനിന്‍ജര്‍ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി (1948), 1950-ല് സാന്‍ഗര്‍, തോംസണ്‍ എന്നിവര്‍ ഇന്‍സുലിന്റെ അമിനോ അമ്ലവിന്യാസം കണ്ടെത്തി. 1953-ല് വാട്സണ്‍-ക്രിക്ക് എന്നിവര്‍ ഡി.എന്‍.എ.യുടെ ഘടന വിശദീകരിച്ചത് ഈ രംഗത്തെ മികച്ച നേട്ടമാണ്. ഈ പഠനത്തിന് വാട്സണും ക്രിക്കും നോബല്‍ സമ്മാനാര്‍ഹമായി. 1956-ല് ആര്‍തര്‍ കോണ്‍ബര്‍ഗ് ഡി.എന്‍.എ. പോളിമറേസ് വേര്‍തിരിച്ചു. 1957-ല് ഹൂഗ്ലന്റ് ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ ആര്‍.എന്‍.എ. (tRNA) വേര്‍തിരിച്ചു. മൂന്ന് നൂക്ലിയോറ്റൈഡുകളടങ്ങുന്ന കോഡോണു (codons) | + | '''ഡി.എന്‍.എ.''' ഒരു ജനിതക പദാര്‍ഥമാണെന്ന് ഒ.റ്റി.ആവറി, മക്ലിയോഡ്, മക്കാര്‍ട്ടി എന്നിവര്‍ 1944-ല് തെളിയിച്ചു. ഒരു ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഡി.എന്‍.എ., മറ്റു ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുടെ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ വ്യതിയാനം വരുത്തുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടതോടെയാണ് ഈ കണ്ടുപിടിത്തം ഉണ്ടായത്. ക്രെബ്സ് അഥവാ സിട്രിക് അമ്ലചക്രം വഴി അഠജ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത് മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയിലാണെന്ന് കെന്നഡി, ലെനിന്‍ജര്‍ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി (1948), 1950-ല് സാന്‍ഗര്‍, തോംസണ്‍ എന്നിവര്‍ ഇന്‍സുലിന്റെ അമിനോ അമ്ലവിന്യാസം കണ്ടെത്തി. 1953-ല് വാട്സണ്‍-ക്രിക്ക് എന്നിവര്‍ ഡി.എന്‍.എ.യുടെ ഘടന വിശദീകരിച്ചത് ഈ രംഗത്തെ മികച്ച നേട്ടമാണ്. ഈ പഠനത്തിന് വാട്സണും ക്രിക്കും നോബല്‍ സമ്മാനാര്‍ഹമായി. 1956-ല് ആര്‍തര്‍ കോണ്‍ബര്‍ഗ് ഡി.എന്‍.എ. പോളിമറേസ് വേര്‍തിരിച്ചു. 1957-ല് ഹൂഗ്ലന്റ് ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ ആര്‍.എന്‍.എ. (tRNA) വേര്‍തിരിച്ചു. മൂന്ന് നൂക്ലിയോറ്റൈഡുകളടങ്ങുന്ന കോഡോണു (codons) |
കളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ് ജീനുകളെന്നു നീരെന്‍ബര്‍ഗ് കണ്ടെത്തി (1961). ഇതോടെ ജീനുകളില്‍ കേന്ദ്രീകൃതമായി ആരംഭിച്ച പഠനങ്ങള്‍ ജനിതകശാസ്ത്ര ശാഖയായി വികസിച്ചു. കോഡോണുകളുടെ ട്രിപ്ളറ്റ് കോഡ് (triplet code) വിസംകേതനം (decode) ചെയ്യുന്നതിലും കൃത്രിമമായി ജീന്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുന്നതിലും ഇന്ത്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഖൊറാന വിജയിച്ചു. ഈ നേട്ടങ്ങള്‍ക്ക് അദ്ദേഹത്തിന് നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. ജനിതകശാസ്ത്രം, മോളിക്കുലാര്‍ ബയോളജി എന്നീ ശാസ്ത്രശാഖകളുടെ സമാന്തരവികാസം, 1965-നുശേഷം ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ അഭൂതപൂര്‍വമായ വളര്‍ച്ചയ്ക്കു കാരണമായി. ഈ ശാസ്ത്രശാഖകള്‍ തമ്മിലുള്ള അതിര്‍വരമ്പുകള്‍ വളരെ നേര്‍ത്തതാണ്. ജനിതക പദാര്‍ഥമായ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിച്ചിരിക്കുന്ന അറിവ് ജൈവകോശം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതെന്നും (ഡി.എന്‍.എ. → ആര്‍.എന്‍.എ. → പ്രോട്ടീന്‍) അടുത്ത തലമുറയിലേക്കു കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതെന്നും കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ചില എന്‍സൈമുകളുടെ ഘടനാചിത്രവും പ്രവര്‍ത്തനവും പൂര്‍ണമായി പഠിക്കുക, ഉപാപചയത്തിന്റെ സങ്കീര്‍ണമായ പാത പഠിക്കുക, തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ഹോര്‍മോണുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം മനസ്സിലാക്കുക എന്നിവയാണ് ഈ രംഗത്തു നടന്ന പില്ക്കാല ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങള്‍. റെസ്ട്രിക്ഷന്‍ എന്‍സൈമിന്റെ ഉത്പാദനവും റീകോബിനന്റ് ഡി.എന്‍.എ. ടെക്നോളജിയുടെ വികാസവും സമീപകാലത്തെ പ്രധാന നേട്ടങ്ങളാണ്. അലൈംഗികമായി സന്താനോത്പാദനം നടത്തുന്ന ക്ലോണിങ് സമ്പ്രദായം നവീനമായ മറ്റൊരു നേട്ടമാണ്. | കളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ് ജീനുകളെന്നു നീരെന്‍ബര്‍ഗ് കണ്ടെത്തി (1961). ഇതോടെ ജീനുകളില്‍ കേന്ദ്രീകൃതമായി ആരംഭിച്ച പഠനങ്ങള്‍ ജനിതകശാസ്ത്ര ശാഖയായി വികസിച്ചു. കോഡോണുകളുടെ ട്രിപ്ളറ്റ് കോഡ് (triplet code) വിസംകേതനം (decode) ചെയ്യുന്നതിലും കൃത്രിമമായി ജീന്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുന്നതിലും ഇന്ത്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഖൊറാന വിജയിച്ചു. ഈ നേട്ടങ്ങള്‍ക്ക് അദ്ദേഹത്തിന് നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. ജനിതകശാസ്ത്രം, മോളിക്കുലാര്‍ ബയോളജി എന്നീ ശാസ്ത്രശാഖകളുടെ സമാന്തരവികാസം, 1965-നുശേഷം ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ അഭൂതപൂര്‍വമായ വളര്‍ച്ചയ്ക്കു കാരണമായി. ഈ ശാസ്ത്രശാഖകള്‍ തമ്മിലുള്ള അതിര്‍വരമ്പുകള്‍ വളരെ നേര്‍ത്തതാണ്. ജനിതക പദാര്‍ഥമായ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിച്ചിരിക്കുന്ന അറിവ് ജൈവകോശം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതെന്നും (ഡി.എന്‍.എ. → ആര്‍.എന്‍.എ. → പ്രോട്ടീന്‍) അടുത്ത തലമുറയിലേക്കു കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതെന്നും കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ചില എന്‍സൈമുകളുടെ ഘടനാചിത്രവും പ്രവര്‍ത്തനവും പൂര്‍ണമായി പഠിക്കുക, ഉപാപചയത്തിന്റെ സങ്കീര്‍ണമായ പാത പഠിക്കുക, തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ഹോര്‍മോണുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം മനസ്സിലാക്കുക എന്നിവയാണ് ഈ രംഗത്തു നടന്ന പില്ക്കാല ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങള്‍. റെസ്ട്രിക്ഷന്‍ എന്‍സൈമിന്റെ ഉത്പാദനവും റീകോബിനന്റ് ഡി.എന്‍.എ. ടെക്നോളജിയുടെ വികാസവും സമീപകാലത്തെ പ്രധാന നേട്ടങ്ങളാണ്. അലൈംഗികമായി സന്താനോത്പാദനം നടത്തുന്ന ക്ലോണിങ് സമ്പ്രദായം നവീനമായ മറ്റൊരു നേട്ടമാണ്. | ||
16:07, 29 മാര്‍ച്ച് 2016-നു നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന രൂപം
ജൈവരസതന്ത്രം
Biochemistry
ജീവനു കാരണമായ രാസപദാര്‍ഥങ്ങളുടെയും പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെയും പഠനം. ഈ രാസപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഏവ? അവയുടെ അളവ്, ഘടന, പ്രവര്‍ത്തനം, സംശ്ലേഷണപ്രക്രിയകള്‍, വിഘടനം, ജീവവസ്തുവിന്റെ സ്വഭാവപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ അവയുടെ പങ്ക് എന്നിവ ഇതിലുള്‍പ്പെടുന്നു. 'രാസ ഭൗതിക ജൈവ സങ്കേതങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ജീവവസ്തുക്കളുടെ രാസഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ നിരീക്ഷിക്കുന്നവന്‍' എന്നാണ് അമേരിക്കന്‍ സൊസൈറ്റി ഒഫ് ബയോളജിക്കല്‍ കെമിസ്റ്റ്സ് ഒരു ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞനെ നിര്‍വചിക്കുന്നത്. ജീവന്‍ എന്താണ്? എങ്ങനെ ഉദ്ഭവിച്ചു? എങ്ങനെ നിലനില്ക്കുന്നു? എന്നിങ്ങനെയുള്ള അടിസ്ഥാന ചോദ്യങ്ങള്‍ ജീവജാലങ്ങളുടെ രാസഘടനയിലേക്കും രാസപ്രക്രിയകളിലേക്കും വഴിതെളിക്കുന്നു.
ജീവശാസ്ത്രത്തില്‍ നിന്ന് ജൈവരസതന്ത്രത്തിലേക്ക്. എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളും ആകൃതിയിലും പ്രകൃതിയിലും വൈജാത്യമുള്ളവയാണെങ്കിലും അവ ഓരോന്നും അദ്ഭുതകരമായ സാദൃശ്യം തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ഒളിച്ചുവച്ചിരുന്നതായി കാണാം. അതിനാല്‍ ജീവന്റെ അടിസ്ഥാന രസതന്ത്രം കണ്ടെത്തുകയാണ് ജീവശാസ്ത്രം മനസ്സിലാക്കുന്നതിലെ ആദ്യപടി. ജീവന്റെ സൂക്ഷ്മതലത്തിലുള്ള പഠനം 1600-ല് സൂക്ഷ്മദര്‍ശിനിയുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തോടെയാണു സാധ്യമായത്. റോബര്‍ട്ട് ഹൂക്ക് എന്ന ഇംഗ്ലീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ജീവന്റെ അടിസ്ഥാനഘടകമായ കോശങ്ങളെ ആദ്യമായി ദര്‍ശിച്ചതും 'കോശം' (cell) എന്ന പേര്‍ നല്കിയതും. ആന്‍റ്റണ്‍വൊണ്‍ ലൂവന്‍ ഹോക്ക് ആണ് ഏകകോശജീവികളായ ബാക്റ്റീരിയങ്ങളെ വ്യക്തമായി നിരീക്ഷിച്ചത്. പിന്നീട് എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളിലും സൂക്ഷ്മതലത്തില്‍ സ്ഥിരമായ ഒരു വിന്യാസം ഉള്ളതായി ജീവശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ മനസ്സിലാക്കി. എല്ലാ സസ്യങ്ങളും കോശങ്ങളാല്‍ നിര്‍മിതമാണെന്ന് 1838-ല് മത്തിയാസ് ജക്കോബ് ഷ്ളീഡന്‍ എന്ന ജര്‍മന്‍ സസ്യശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ പ്രഖ്യാപിച്ചു. ഈ ആശയം, ജന്തുലോകത്തിലേക്കു കൂടി വ്യാപിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് കോശ സിദ്ധാന്തമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത് തിയോഡര്‍ ഷ്വാന്‍ എന്ന ജന്തുശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് (1839). കോശഘടകങ്ങള്‍ വ്യക്തമായി കാണുന്നതിനും (ഇലക്ട്രോണ്‍ മൈക്രോസ്കോപ്) വേര്‍തിരിക്കുന്നതിനും കേടുകൂടാതെ സൂക്ഷിക്കുന്നതിനും (ശീതികൃത അള്‍ട്രാ സെന്‍ട്രിഫ്യൂജ്) ഉള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തം ജൈവരസതന്ത്രശാഖയുടെ വികാസത്തിനു മുന്നോടിയായി കോശഘടകങ്ങള്‍ പലവിധ ജൈവതന്മാത്രകളാ(biomolecules)ലാണ് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഈ ജൈവതന്മാത്രകളാകട്ടെ തന്മാത്രാഭാരം കുറഞ്ഞ സാധാരണ തന്മാത്രകളാലും (ഉദാ. CO2, H2O, N2) നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. തന്മാത്രകള്‍ രൂപീകൃതമാകുന്ന മൂലകങ്ങളുടെ അണുകങ്ങളിലേക്കും അവിടെ നിന്ന് അണു ഘടകങ്ങളിലേക്കും ഉള്ള അന്വേഷണം ശുദ്ധ രസതന്ത്രത്തിന്റെ മേഖലയാണ്. ജീവശാസ്ത്രവും രസതന്ത്രവും ഒത്തുചേരുന്ന തന്മാത്രാതലത്തില്‍ നിന്നാണ് ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ പഠനം ആരംഭിക്കുന്നത്.
ലക്ഷ്യങ്ങള്‍. ജനനം, വളര്‍ച്ച, പാരമ്പര്യം, പ്രത്യുത്പാദനം, മരണം തുടങ്ങി ജീവന്റെ ഭാഗമായ എല്ലാ രാസപ്രക്രിയകളും ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞനു പഠനവിഷയങ്ങളാണ്. ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ പ്രധാന ലക്ഷ്യങ്ങള്‍ ഇവയാണ്:
(i) കോശങ്ങളിലും ശരീരകലകളിലും അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ ഘടന, രൂപം, സ്വഭാവം എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള പൂര്‍ണമായ അറിവു നേടുക.
(ii) കോശാന്തര്‍ഭാഗത്ത് പ്രവേശിക്കുന്ന പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമമായ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ അഥവാ ഊര്‍ജസ്രോതസ്സുകള്‍, കോശത്തില്‍ നിന്നു പുറത്തുവരുന്ന പാഴ്വസ്തുക്കള്‍ എന്നിവയുടെ ഘടനയും ഗുണധര്‍മങ്ങളും പഠിക്കുക.
(iii) കോശത്തില്‍ നടക്കുന്ന രാസപ്രക്രിയകള്‍-ഉപാപചയം-വ്യക്തമാക്കുക.
(iv) എല്ലാ ശരീരപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും തന്മാത്ര തലത്തില്‍ സംഭവിക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങള്‍ മനസ്സിലാക്കുക.
(v) ജൈവപ്രക്രിയകളുടെ ഊര്‍ജ-വിനിമയങ്ങളെക്കുറിച്ചു വിശകലനം ചെയ്യുക.
(vi) ഉചിതമായ നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങള്‍ വഴി ജൈവയന്ത്രത്തിന്റെ സാധാരണ ഗതിയിലുള്ള പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്കായി എല്ലാ ജൈവപ്രക്രിയകളും എങ്ങനെ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു എന്ന് അറിയുക.
ജൈവതന്മാത്രകള്‍. C, H, N, O എന്നീ നാലു മൂലകങ്ങളാണ് ജൈവതന്മാത്രകളില്‍ പ്രധാനമായുള്ളത്. സോഡിയം (Na), ഫോസ്ഫറസ് (P), സള്‍ഫര്‍ (S), ക്ലോറിന്‍ (Cl), പൊട്ടാസ്യം (K), കാത്സ്യം (Ca) എന്നീ മൂലകങ്ങളും ജൈവതന്മാത്രകളില്‍ അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ജൈവതന്മാത്രകള്‍ പ്രധാനമായും പോളി സാക്കറൈഡുകള്‍, ലിപിഡുകള്‍, നൂക്ലിയിക് അമ്ലങ്ങള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിങ്ങനെ നാലു വിഭാഗങ്ങളില്‍പ്പെടുന്നു (പട്ടിക-1). നോ: കാര്‍ബോ ഹൈഡ്രേറ്റുകള്‍; കൊഴുപ്പ്; കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍; ലിപിഡുകള്‍; പ്രോട്ടീനുകള്‍; നൂക്ലിയിക് അമ്ലങള്‍; ഡി.എന്‍.എ.
ജീവന്റെ ഉദ്ഭവം-ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്റെ അന്വേഷണം. ജൈവതന്മാത്രകളെല്ലാം ജീവജാലങ്ങളുടെ ഉത്പന്നങ്ങളാണ്. എന്നാല്‍ ജീവന്റെ ആവിര്‍ഭാവത്തിനുമുമ്പ് ഈ തന്മാത്രകള്‍ ജീവജാലങ്ങളില്‍ നിന്നല്ല ഉദ്ഭവിച്ചിരിക്കുക എന്നത് വ്യക്തമാണ്. അതിനാല്‍ ഈ ജൈവതന്മാത്രകള്‍ അജൈവിക സംശ്ലേഷണം (abiotic synthesis) വഴി മാത്രമേ ആദിമഭൂമിയില്‍ ഉണ്ടാകാന്‍ വഴിയുള്ളൂ. സാധാരണ രാസ-ഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ വഴി തന്നെയാണ് അജൈവ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന് ജൈവ തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്.
മീഥേന്‍ (CH4), അമോണിയ (NH3), ഹൈഡ്രജന്‍ സള്‍ഫൈഡ് (H2S), ജലം (H2O) എന്നിവയാണ് ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നതെന്നും ഈ തന്മാത്രകള്‍ സൂര്യപ്രകാശത്തില്‍ നിന്നോ മിന്നലില്‍ നിന്നോ ഊര്‍ജം സംഭരിച്ച് പലവിധ രാസഭൗതിക പ്രക്രിയകള്‍ക്കു വിധേയമായി ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ രൂപീകരിച്ചിരിക്കാം എന്നുമാണ് എ.ഐ. ഒപ്പാരിന് എന്ന സോവിയറ്റ് ജൈവ രസതന്ത്രജ്ഞന്‍ അഭിപ്രായപ്പെട്ടത് (1920). എന്നാല്‍ ഇത് തെളിയിക്കാന്‍ ഒപ്പാരിന് കഴിയാത്തതിനാല്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് ഈ സിദ്ധാന്തം സ്വീകാര്യമായില്ല. സ്റ്റാന്‍ലി എല്‍. മില്ലര്‍, ഹരോള്‍ഡ് സി. യുറേ എന്നിവര്‍ ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു എന്നു കരുതിയിരുന്ന വാതക മിശ്രിതത്തിലൂടെ മിന്നലിനെ അനുകരിക്കുന്ന വൈദ്യുതി സ്ഫുലിംഗങ്ങള്‍ കടത്തിവിട്ട് ജൈവതന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചു (1953). -അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍, ഗ്ലൈസീന്‍ അലാനിന്‍, അസ്പാര്‍ട്ടിക് അമ്ളം, ഗ്ളൂട്ടാമിക് അമ്ലം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമായിരുന്നു ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്. ഈ ലഘു തന്മാത്രകളില്‍ നിന്ന് ഉയര്‍ന്ന തന്മാത്രകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുക എന്നതായി പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ലക്ഷ്യം. ഈ ലഘുതന്മാത്രകളുടെ പോളിമറികരണം സ്വാഭാവികമായി നടക്കുന്നതായി മില്ലര്‍, യൂറോ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി. അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ ചൂടാക്കി പ്രോട്ടിനോയിഡുകള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതില്‍ സിഡ്നി ഫോക്സ് എന്ന ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞന്‍ വിജയിച്ചു.
ലഘുകാര്‍ബണിക സംയുക്തങ്ങളുടെയും തുടര്‍ന്ന് ഉയര്‍ന്ന ജൈവ തന്മാത്രകളുടെയും സ്വതഃസര്‍ഗമായ രൂപീകരണം സാധ്യമായിരുന്ന വിധത്തില്‍ ആയിരുന്നു ആദിമ ഭൗമാന്തരീക്ഷം എന്ന് നിസ്സംശയം പറയാന്‍ കഴിയും.
ജൈവപ്രക്രിയകള്‍. ജീവജാലങ്ങളുടെ എല്ലാ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളും പലവിധ രാസപ്രക്രിയകളുടെ പരിണതഫലമാണ്. ശ്വസിക്കുക, നടക്കുക, കാണുക, ഭക്ഷണം കഴിക്കുക, ആലോചിക്കുക എന്നിങ്ങനെ ഏതു പ്രവൃത്തിയും ഊര്‍ജം ആവശ്യമുള്ളതാണ്. ഈ ഊര്‍ജം കോശങ്ങളില്‍ നടക്കുന്ന രാസപ്രക്രിയകളില്‍ നിന്നാണു ലഭിക്കുന്നത്. അതിനാല്‍ കോശത്തെ സുസ്സംഘടിതമായ ഒരു പണിശാലയോട് ഉപമിക്കാം. ഈ രാസപണിശാല ദ്രവ്യം അകത്തേക്ക് എടുക്കുന്നു. രൂപാന്തരീകരണം നടത്തി ഊര്‍ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, സംഭരിക്കുന്നു, ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. അങ്ങനെ ജീവന്‍ നിലനിര്‍ത്തുന്നതിന് ആവശ്യമായ എല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളും ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് കോശങ്ങളിലാണ്.
ജന്തുകോശത്തിന്റെ ഒരു പൂര്‍വമാതൃക ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ജന്തുശരീരത്തില്‍ കോശങ്ങള്‍ ഒറ്റപ്പെട്ടല്ല സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. അതിനു ചുറ്റും ബാഹ്യകോശദ്രവം, കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകളും പ്രോട്ടീനുകളും കൊണ്ടു സമ്പുഷ്ടമായ സന്ധാനകലകള്‍ എന്നിവയുണ്ട്. കോശഭിത്തി ലിപ്രോപ്രോട്ടീനുകള്‍ കൊണ്ടാണു നിര്‍മിതമായിരിക്കുന്നത്. കോശാന്തരാവയവങ്ങള്‍ക്കും ഇത്തരം ഒരു ആവരണമുണ്ട്. ഗ്ലൂക്കോസും കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളുമാണ് കോശാന്തര്‍ഭാഗത്തു പ്രവേശിക്കുന്ന പ്രധാന ഇന്ധന(ദാഹക) പദാര്‍ഥങ്ങള്‍. അമിനോ അമ്ലങ്ങളില്‍ നിന്നും കോശാന്തര ഗ്ളൈക്കോജന്‍ കണികകളില്‍ നിന്നുമാണ് ഗ്ലൂക്കോസ് ലഭിക്കുന്നത്. കോശാന്തര കൊഴുപ്പു കണികകളില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളാകട്ടെ ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ വ്യുത്പന്നങ്ങളായി മാറുന്നു. ഈ ദാഹക പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ എരിയുന്നതിനാവശ്യമായ ഓക്സിജന്‍, സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം മുതലായ അയോണുകള്‍, അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍, ജീവകങ്ങള്‍ എന്നിവ കോശത്തിനകത്തു പ്രവേശിക്കുന്നു. കാര്‍ബണ്‍ഡൈഓക്സൈഡ്, ജലം, ചില സംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയകളുടെ ഉത്പന്നങ്ങള്‍, മറ്റു പാഴ്വസ്തുക്കള്‍ എന്നിവ കോശത്തിനകത്തു നിന്നു പുറത്തേക്കു വരുന്നു. കോശത്തിനകത്തേക്കും പുറത്തേക്കുമായുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ ഈ അഭിഗമനം ധാരാളം ഊര്‍ജം ആവശ്യമുള്ള പ്രക്രിയയാണ്.
മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയ്ക്കുള്ളില്‍ മെറ്റബോളൈറ്റുകള്‍ (ഗ്ലൂക്കോസും കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളും) ഓക്സീകൃതമായി. കാര്‍ബണ്‍ഡൈ ഓക്സൈഡും ജലവും ഉണ്ടാകുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഏറ്റവുമധികം ഊര്‍ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ഇതിനെ 'കാറ്റബോളിസം' എന്നു പറയുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയുടെ ആദ്യപടിയെന്ന നിലയ്ക്ക് രണ്ട് മെറ്റബോളൈറ്റുകളും അസറ്റേറ്റ് രൂപത്തിലാകുന്നു (അസറ്റൈല്‍ കോ എന്‍സൈം എ). ഈ ഘട്ടത്തില്‍ ചെറിയ തോതില്‍ ഊര്‍ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. എന്നാല്‍ അസറ്റേറ്റുകളുടെ ഉപചയപ്രക്രിയയിലാണ് ഊര്‍ജത്തിന്റെ പ്രധാന പങ്കും ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. ഹീംപ്രോട്ടീനുകള്‍ (സൈറ്റക്രോമുകള്‍) ആണ് മെറ്റബോളൈറ്റുകളില്‍ നിന്ന് H, H+ അയോണുകള്‍ സ്വീകരിച്ച് ഓക്സീകരണത്വരകങ്ങളായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. ഈ ഉപചയപ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി എ.റ്റി.പി. എന്ന സംയുക്തം ഉണ്ടാകുന്നു. പലതരം ജൈവപ്രക്രിയകള്‍ക്ക് ഊര്‍ജസ്രോതസ്സുകളായി ഇതു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഉദാ. (i) കോശഭിത്തിയിലൂടെ അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെയും സോഡിയം പൊട്ടാസ്യം അയോണുകളുടെയും വൃതിവ്യാപനം; (ii) പേശീസങ്കോചംപോലുള്ള യാന്ത്രിക പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍; (iii) അസറ്റേറ്റ് മാത്രകളില്‍ നിന്നു കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍, പഞ്ചസാരയില്‍ നിന്ന് പോളിസാക്കറൈഡുകള്‍, അമിനോ അമ്ലങ്ങളില്‍ നിന്നു പ്രോട്ടീനുകള്‍, പ്യൂറീന്‍, പൈറിമീഡിനുകള്‍, പെന്‍റ്റോസുകള്‍, ഫോസ്ഫേറ്റുകള്‍ എന്നിവയില്‍ നിന്ന് നൂക്ലിയിക് അമ്ലങ്ങള്‍ എന്നീ സംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയകള്‍.
ഒരു കോശത്തിന്റെ ജൈവരാസപ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിക്കപ്പെട്ട ജനിതകഘടനയാണ് നിര്‍ണയിക്കുന്നത്. ഡി.എന്‍.എ.യുടെ പ്രഭാവംമൂലം വളരെയധികം ആര്‍.എന്‍.എ.കള്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യപ്പെടുകയും നൂക്ലിയസ്സില്‍ നിന്ന് സൈറ്റോപ്ലാസത്തിലേക്ക് അയയ്ക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
1. റൈബോസോമല്‍ ആര്‍.എന്‍.എ. (rRNA) പ്രോട്ടീനുമായി ചേര്‍ന്ന് റൈബോസോമുകളുണ്ടാകുന്നു.
2. സോളുബിള്‍ (ലേയം) ആര്‍.എന്‍.എ. (sRNA) അമിനോ അമ്ലങ്ങളെ പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമമായ രൂപത്തില്‍ റൈബോസോമുകളിലേക്ക് എത്തിച്ചുകൊടുക്കുന്നു.
3. മെസഞ്ചര്‍ ആര്‍.എന്‍.എ. (mRNA) പ്രോട്ടീന്‍ സംശ്ലേഷണത്തിന് ആവശ്യമായ അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെ അളവും വിന്യാസമാതൃകയും തയ്യാറാക്കുന്നു. ഇക്കാരണത്താല്‍ കോശത്തിനകത്ത് നടക്കുന്ന ജൈവരാസപ്രക്രിയകള്‍ നിയന്ത്രിക്കുന്നത് പ്രധാനമായും എം.ആര്‍.എന്‍.എ.യാണെന്നു കാണാം. സൈറ്റോപ്ലാസത്തിനകത്ത് നടക്കുന്ന ചില ഉത്പ്രേരക പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളും (എന്‍സൈമാറ്റിക് പ്രതിപ്രവാഹം) കോശസ്തരത്തിലൂടെയുള്ള അഭിഗമന പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളും നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ചില ഹോര്‍മോണുകളാണ്. ഉദാ. പാന്‍ക്രിയാറ്റിക് ഗ്രന്ഥി സ്രവിക്കുന്ന ഗ്ലൂക്കഗോണ്‍ (glucagon) എന്ന ഹോര്‍മോണ്‍ ഗ്ലൈക്കോജന്റെ വിഘടനം നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഈ ഗ്ലൂക്കഗോണ്‍ കോശത്തിനകത്ത് ഗ്ലൈക്കോജന്റെ വിഘടനം ത്വരിപ്പിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ATP-യുടെ എന്‍സൈമാറ്റിക പരിവര്‍ത്തനം ഉദ്ദീപിപ്പിക്കുന്നു. ഗ്ലൈക്കോജന്റെ വിഘടനഫലമായി രക്തത്തിലെ ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ അളവ് വര്‍ധിക്കുന്നു. പല ജൈവപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ഉത്പന്നങ്ങള്‍ക്കും ആ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ വേഗത നിയന്ത്രിക്കാന്‍ കഴിയുന്നതായി ജൈവ രസതന്ത്രജ്ഞര്‍ മനസ്സിലാക്കിത്തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഉപാപചയത്തിന്റെ ഇത്തരം നിയന്ത്രണങ്ങളെ 'ഫീഡ് ബാക്ക് ഇന്‍ഹിബിഷന്‍' (feed back inhibition) എന്നു പറയുന്നു.
സങ്കീര്‍ണമായ ഈ ജൈവപ്രക്രിയകളെ പഠിക്കുന്നതിന് ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞര്‍ അവലംബിക്കുന്ന മാര്‍ഗം താഴെ വിവരിക്കുന്നു:
1. ജീവിയെ മുഴുവനായും നിരീക്ഷിക്കുന്നതു വഴി ഒരു ജൈവരാസപ്രക്രിയയുടെ സാന്നിധ്യം മനസ്സിലാക്കുക. (ഉദാ. മനുഷ്യശരീരത്തിലെ പേശീസങ്കോചത്തിന് ഊര്‍ജം ലഭിക്കുന്നത് ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ അപഘടനം വഴിയാണ്).
⬇
2. ജീവിയുടെ ശരീരത്തിനുള്ളില്‍ വച്ചു നടക്കുന്ന ജൈവ രാസപ്രക്രിയയുടെ (ഉദാ. ഗ്ലൂക്കോസ് അപഘടനം) നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങള്‍ പഠിക്കുക.
⬇
3. ഈ രാസപ്രക്രിയ ഏതെങ്കിലും അവയവത്തില്‍ കേന്ദ്രീകരിച്ചു പഠിക്കുക.
⬇
4. കോശഘടകങ്ങളിലേക്ക് കേന്ദ്രീകരിച്ച് പഠിക്കുക.
⬇
5. ഒരു ജൈവരാസപ്രക്രിയയിലെ അനേകം ഘടകപ്രക്രിയകളെ വ്യതിരിക്തമായി പഠിക്കുക.
⬇
6. ഓരോ പ്രക്രിയയിലും പങ്കെടുക്കുന്ന എന്‍സൈമുകള്‍, കോ ഫാക്റ്ററുകള്‍, മറ്റു ഘടകങ്ങള്‍, ഉത്പന്നങ്ങള്‍ എന്നിവ ഏറ്റവും ശുദ്ധമായ രീതിയില്‍ വേര്‍തിരിക്കുക.
⬇
7. ജൈവപ്രക്രിയ ജീവിയുടെ ശരീരത്തിനു പുറത്ത് ഒരു ജൈവമാധ്യമത്തില്‍ ആവര്‍ത്തിക്കുക.
ഗവേഷണ മാര്‍ഗങ്ങള്‍. ശരീരത്തിനുള്ളില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നതും (ഓക്സിജന്‍, ആഹാരപദാര്‍ഥങ്ങള്‍) പുറത്തേക്കു വരുന്നതുമായ (വിസര്‍ജ്യങ്ങളും കാര്‍ബണ്‍ഡൈ ഓക്സൈഡും) പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ വിശ്ലേഷണമായിരുന്നു പ്രധാനമായും ആദ്യകാല ജൈവരസതന്ത്ര ഗവേഷകര്‍ ചെയ്തിരുന്നത്. ഇതിനായി സ്പെക്ട്രോ ഫോട്ടോമെട്രിക്, ക്രൊമറ്റോഗ്രാഫിക് മാര്‍ഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിരുന്നു.
സ്പെക്ട്രോ ഫോട്ടോമെട്രി. ജൈവതന്മാത്രകളുടെ രാസഘടനയെക്കുറിച്ച് അറിവു ലഭിക്കുന്നതിന് ഐ.ആര്‍.(IR), യൂ.വി. (UV), എന്‍.എം.ആര്‍. (NMR), സ്പെക്ട്രോ ഫോട്ടോമീറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ക്രൊമറ്റോഗ്രാഫി. തന്മാത്രകള്‍ ശുദ്ധമായി വേര്‍തിരിക്കുന്നതിനു പേപ്പര്‍, അയോണ്‍ വിനിമയ, തിന്‍ലേയര്‍, ഗ്യാസ്, ഹൈപ്രഷര്‍ ലിക്വിഡ് എന്നീ ക്രൊമറ്റോഗ്രാഫിക് സങ്കേതങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീനുകളില്‍ അമിനോ അമ്ലങ്ങളുടെ വിന്യാസം, ലിപിഡുകളുടെ രാസസംയോഗം എന്നിവയെക്കുറിച്ചൊക്കെ ഇന്നുള്ള അറിവ് പ്രധാനമായും ക്രൊമറ്റോഗ്രാഫിക് വിശ്ലേഷണ വിധികളിലൂടെയാണ് നേടിയിട്ടുള്ളത്. തന്മാത്രകളുടെ നേരിയ ഭൗതിക ഗുണവ്യത്യാസങ്ങള്‍പോലും ഇവിടെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു.
അപകേന്ദ്രണം(Centrifugation). വിഭിന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള വസ്തുക്കളെ ശീഘ്രത്തില്‍ ഭ്രമണം ചെയ്യിച്ച് വേര്‍പെടുത്തുന്ന യന്ത്രമാണ് അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം (centrifuge). രക്തത്തില്‍ നിന്നു ചുവന്ന രക്താണുക്കള്‍, മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയില്‍ നിന്ന് നൂക്ലിയസ്, പ്രോട്ടീന്‍ മിശ്രിതത്തില്‍ നിന്ന് ഒരു നിശ്ചിത പ്രോട്ടീന്‍ എന്നീ വേര്‍പെടുത്തലുകള്‍ ഈ വിധത്തില്‍ സാധ്യമാകുന്നു.
ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ് (Electrophoresis). ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തില്‍ ഒരു കൊളോയ്ഡല്‍ ലായനിയിലെ തന്മാത്രകളുടെ ചലന ദിശയിലുള്ള വ്യത്യാസത്തെ ആസ്പദമാക്കി തന്മാത്രകള്‍ വേര്‍തിരിക്കുന്ന മാര്‍ഗം. ഇത് പ്രധാനമായും പ്രോട്ടീനുകളുടെ വിശ്ളേഷണത്തിനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഹീമോഗ്ലോബിന്റെ ഇലക്ട്രോഫോറെസിസ് വഴിയാണ് സിക്കിള്‍സെല്‍ അനീമിയ എന്ന രോഗത്തിനു കാരണമാകുന്ന അപസാമാന്യ ഹീമോഗ്ലോബിന്‍ കണ്ടുപിടിക്കുന്നത്.
എക്സ്-റേ ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫി (X-ray Crystallography). തന്മാത്രകളുടെ ത്രിമാനഘടന വ്യക്തമാക്കുന്നു. മയോഗ്ളോബിന്റെയും ഹീമോഗ്ളോബിന്റെയും തന്മാത്രാഘടന എക്സ്-റേ സങ്കേതങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിച്ചതിന് മാക്സ്പെറൂസ്, ജോണ്‍ഡി എന്നിവര്‍ 1962-ലെ രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനത്തിനര്‍ഹമായി.
കംപ്യൂട്ടര്‍. പ്രോട്ടീനുകള്‍ പോലെയുള്ള പോളിമറുകള്‍ പോലും ഉയര്‍ന്ന അപഗ്രഥനശേഷിയുള്ള സൂക്ഷ്മദര്‍ശിനിയിലൂടെ ദൃശ്യമാവുന്നതിലും ചെറുതാണ്. എന്നിരുന്നാലും പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഘടന നിര്‍ണയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പ്രോട്ടീനുകളുടെയും മറ്റു സങ്കീര്‍ണ തന്മാത്രകളിലെയും ബോണ്ടുകളുടെ നീളം, ശക്തി എന്നിവ കംപ്യൂട്ടര്‍ ഉപയോഗിച്ചു നിര്‍ണയിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു.
ഐസോടോപ്പുകള്‍. ഉപാപചയ സങ്കീര്‍ണതയുടെ ചുരുളഴിക്കാന്‍ ഏറ്റവുമധികം സഹായകമായത് ഐസോടോപ്പുകളുടെ ഉപയോഗമാണ് (1930). റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് മൂലകങ്ങളുപയോഗിച്ച് ജൈവതന്മാത്രകളുടെ ഉപാപചയ പാത നിര്‍ണയിക്കാം. റേഡിയോ ആക്റ്റീവതയുള്ള ഒരു ഐസോടോപ്പിനെ എത്ര കുറഞ്ഞ അളവിലും കണ്ടെത്താനാവുമെന്നുള്ളതുകൊണ്ടാണ് ഇതു സാധ്യമാവുന്നത്. ഉദാ. ഡി.എന്‍.എ.യുടെ ആവര്‍ത്തനപ്രക്രിയ പഠിക്കാനായി നൈട്രജന്റെ ഒരു ഘന ഐസോടോപ്പിനെയാണ് വിനിയോഗിച്ചത്.
നാഴികക്കല്ലുകള്‍. ജൈവരസതന്ത്രം 20-ാം ശ.-ത്തിലെ ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയാണ്. 1900-ത്തിനുശേഷമാണ് ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായി ഇത് അറിയപ്പെട്ടു തുടങ്ങുന്നതു തന്നെ. ജീവന്റെ രാസാടിസ്ഥാനം കണ്ടെത്തുന്ന ഈ ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക് ബയോകെമിസ്ട്രി [Bios (ഗ്രീക്ക്)-ജീവന്‍] എന്ന പേര്‍ നല്കിയത് ന്യൂബെര്‍ഗ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് (1903).
ജീവശാസ്ത്രത്തിന്റെയും കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെയും ആരംഭത്തോടുകൂടിത്തന്നെ ഈ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ വികാസത്തിനുള്ള പശ്ചാത്തലം ഒരുങ്ങിക്കഴിഞ്ഞിരുന്നു. പ്രഭാകലനം (Photosynthesis) ശ്വസനത്തിന്റെ വിപരീത പ്രക്രിയയാണെന്ന് ജോസഫ് പ്രീസ്റ്റ്ലി, ജാന്‍ ഇന്‍ഗല്‍ഹൗസ്, ജീന്‍ സെന്‍ബിയര്‍ എന്നിവരുടെ കൂട്ടായ പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. ഇതാണ് ജൈവരസതന്ത്രം എന്ന ആശയത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയിലെ ആദ്യത്തെ നാഴികക്കല്ലായി വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കണ്ടുപിടിത്തം. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ കാര്‍ബണിക രസതന്ത്രത്തിന്റെ വളര്‍ച്ചയോടെ മാത്രമേ ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ വികാസം ദ്രുതഗതിയിലായുള്ളൂ. 1828 വരെ നില നിന്നിരുന്ന വൈറ്റലിസ്റ്റിക് സിദ്ധാന്തപ്രകാരം ജീവനുള്ളതില്‍ നിന്നേ ജൈവസ്തു ഉദ്ഭവിക്കൂ എന്നാണ് ധരിച്ചിരുന്നത്. അതായത് ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സംശ്ലേഷണത്തിന് ഒരു അടിസ്ഥാനശക്തി ആവശ്യമായതിനാല്‍ അവ രാസപ്രക്രിയകളിലൂടെ കൃത്രിമമായി സംയോജിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധ്യമല്ല എന്നായിരുന്നു വിശ്വാസം. എന്നാല്‍ ഫ്രെഡറിക് വോളെര്‍ മൂലകങ്ങളില്‍ നിന്ന് യൂറിയ സംശ്ലേഷണം ചെയ്തതോടെ (1828) ജൈവരസതന്ത്രമേഖലയ്ക്കു പുതിയ വികാസമുണ്ടായി. 19-ാം ശ.-ത്തില്‍ ഈ രംഗത്തുണ്ടായ നാടകീയമായ വികാസത്തിനു പ്രധാന പങ്കുവഹിച്ചത് ജര്‍മന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജസ്റ്റസ് ഫൊണ്‍ ലീബിഗും ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ലൂയി പാസ്ചറുമാണ്. പ്രഭാകലനം വഴി സസ്യങ്ങള്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ മൃഗങ്ങളുടെ ജീവസന്ധാരണത്തിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണെന്ന് ലീബിഗ് കണ്ടെത്തി. മൃഗങ്ങളുടെ വിസര്‍ജ്യങ്ങളും ശവശരീരം തന്നെയും ജീര്‍ണിക്കുമ്പോള്‍ അവയിലടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മിശ്രയൗഗികങ്ങള്‍ വിഘടിച്ച് സസ്യങ്ങള്‍ക്ക് വീണ്ടും ഉപയോഗപ്രദമായ മൂലകങ്ങളാകുന്നു. ഭക്ഷണപദാര്‍ഥങ്ങള്‍ പുളിക്കുന്നതിനു കാരണം യീസ്റ്റുകളും ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുമാണെന്ന് ലൂയി പാസ്ചര്‍ കണ്ടെത്തി (1860). മൈക്കല്‍ ചെവറ്യൂളിന്റെ സോപ്പാക്കല്‍ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങളും ഗ്ലിസറോളും ചേര്‍ന്നാണ് കൊഴുപ്പുണ്ടാകുന്നതെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ധാരാളം കൊഴുപ്പമ്ലങ്ങള്‍ അദ്ദേഹം വേര്‍തിരിക്കുകയും ചെയ്തു.
ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ തന്മാത്രാഭാരം കൂടിയ പല മിശ്രയൗഗികങ്ങളും ജൈവവസ്തുക്കളില്‍ നിന്നു വേര്‍തിരിച്ച് പഠനം ആരംഭിച്ചു. മുള്‍ഡര്‍, ലീബിഗ്, ഷുട്സന്‍ബര്‍ഗര്‍ എന്നിവരുടെ പഠനങ്ങള്‍ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധയര്‍ഹിക്കുന്നു. പ്രോട്ടീനുകളുടെ ജലാപഘടനം വഴി അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ടു. പിന്നീട് അമിനോ അമ്ലങ്ങള്‍ സംയോജിച്ച് പ്രോട്ടീനുണ്ടാകുന്ന വിധം ഫിഷര്‍ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഉപയോഗശേഷം ഉപേക്ഷിച്ചിരുന്ന ബാന്‍ഡേജുകളിലെ ചലത്തില്‍ നൂക്ലിയിക് അമ്ലത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തിയതോടെ അതിനെ ആസ്പദമാക്കിയുള്ള പഠനങ്ങള്‍ വ്യാപകമായി. അങ്ങനെയാണ് 1868-ല് ഫ്രെഡറിക് മീഷര്‍ ഡി.എന്‍.എ. വേര്‍തിരിച്ചത്. കിണ്വനത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനങ്ങളും ഈ കാലഘട്ടത്തില്‍ പുരോഗമിച്ചിരുന്നു. ഓക്സിജന്റെ അഭാവത്തില്‍ കിണ്വനം നടന്ന് ബ്യൂട്ടറിക് അമ്ലം ഉണ്ടാകുന്നതു കണ്ടെത്തുക വഴി വായവാണുക്കളെയും അവായവാണുക്കളെയും അവയുടെ കിണ്വന പ്രക്രിയകളെയും കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിനു വഴിതെളിച്ചു. പാസ്ചറുടെ കിണ്വനങ്ങളെ എന്‍സൈമുകള്‍ എന്നു നാമകരണം ചെയ്തു (1877). സമ്നെര്‍ 1926-ല് യൂറിയേസ് എന്ന എന്‍സൈം ആദ്യമായി വേര്‍തിരിച്ചു. പ്രോട്ടീന്‍ അപഘടക എന്‍സൈമുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനഫലമായി യൂറിയേസിന്റെ വിഘടനവും, തത്ഫലമായി എന്‍സൈമിക പ്രവര്‍ത്തനം നഷ്ടമാവുന്നതും സമ്നെര്‍ കണ്ടെത്തി. ഇതോടെ ജൈവ ഉത്പ്രേരകങ്ങള്‍, എന്‍സൈമുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയെക്കുറിച്ച് വിപുലമായ പഠനം ആരംഭിച്ചു. എന്‍സൈമുകള്‍ പ്രോട്ടീനുകളാണെന്ന് നോര്‍ത്ത് റപ്പ്, കൂനിസ് എന്നിവര്‍ തെളിയിച്ചു. ഫിസ്ക്, സുബ്ബറാവു എന്നിവര്‍ പേശികളില്‍ നിന്ന് അഡിനോസിന്‍ ട്രൈഫോസ്ഫേറ്റ് (ATP) വേര്‍തിരിച്ചു. കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റുകള്‍, ലിപിഡുകള്‍, പ്രോട്ടീനുകള്‍ എന്നിവയുടെ ഉപചയ(ക്രെബ്സ് ചക്രം, 1937) പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായിട്ടാണ് ATP ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതെന്നു പില്ക്കാല പഠനങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചു. കോശങ്ങളില്‍ ഊര്‍ജവിനിമയം നടക്കുന്നത് ATP വഴിയാണെന്ന് എഫ്.എ. ലിപ്പ്മാന്‍ (1940) നിര്‍ദേശിച്ചു.
ഡി.എന്‍.എ. ഒരു ജനിതക പദാര്‍ഥമാണെന്ന് ഒ.റ്റി.ആവറി, മക്ലിയോഡ്, മക്കാര്‍ട്ടി എന്നിവര്‍ 1944-ല് തെളിയിച്ചു. ഒരു ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഡി.എന്‍.എ., മറ്റു ബാക്റ്റീരിയങ്ങളുടെ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ വ്യതിയാനം വരുത്തുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കപ്പെട്ടതോടെയാണ് ഈ കണ്ടുപിടിത്തം ഉണ്ടായത്. ക്രെബ്സ് അഥവാ സിട്രിക് അമ്ലചക്രം വഴി അഠജ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത് മൈറ്റോകോണ്‍ട്രിയയിലാണെന്ന് കെന്നഡി, ലെനിന്‍ജര്‍ എന്നിവര്‍ കണ്ടെത്തി (1948), 1950-ല് സാന്‍ഗര്‍, തോംസണ്‍ എന്നിവര്‍ ഇന്‍സുലിന്റെ അമിനോ അമ്ലവിന്യാസം കണ്ടെത്തി. 1953-ല് വാട്സണ്‍-ക്രിക്ക് എന്നിവര്‍ ഡി.എന്‍.എ.യുടെ ഘടന വിശദീകരിച്ചത് ഈ രംഗത്തെ മികച്ച നേട്ടമാണ്. ഈ പഠനത്തിന് വാട്സണും ക്രിക്കും നോബല്‍ സമ്മാനാര്‍ഹമായി. 1956-ല് ആര്‍തര്‍ കോണ്‍ബര്‍ഗ് ഡി.എന്‍.എ. പോളിമറേസ് വേര്‍തിരിച്ചു. 1957-ല് ഹൂഗ്ലന്റ് ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ ആര്‍.എന്‍.എ. (tRNA) വേര്‍തിരിച്ചു. മൂന്ന് നൂക്ലിയോറ്റൈഡുകളടങ്ങുന്ന കോഡോണു (codons) കളുടെ ഒരു ശൃംഖലയാണ് ജീനുകളെന്നു നീരെന്‍ബര്‍ഗ് കണ്ടെത്തി (1961). ഇതോടെ ജീനുകളില്‍ കേന്ദ്രീകൃതമായി ആരംഭിച്ച പഠനങ്ങള്‍ ജനിതകശാസ്ത്ര ശാഖയായി വികസിച്ചു. കോഡോണുകളുടെ ട്രിപ്ളറ്റ് കോഡ് (triplet code) വിസംകേതനം (decode) ചെയ്യുന്നതിലും കൃത്രിമമായി ജീന്‍ സംശ്ലേഷണം ചെയ്യുന്നതിലും ഇന്ത്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഖൊറാന വിജയിച്ചു. ഈ നേട്ടങ്ങള്‍ക്ക് അദ്ദേഹത്തിന് നോബല്‍ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി. ജനിതകശാസ്ത്രം, മോളിക്കുലാര്‍ ബയോളജി എന്നീ ശാസ്ത്രശാഖകളുടെ സമാന്തരവികാസം, 1965-നുശേഷം ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ അഭൂതപൂര്‍വമായ വളര്‍ച്ചയ്ക്കു കാരണമായി. ഈ ശാസ്ത്രശാഖകള്‍ തമ്മിലുള്ള അതിര്‍വരമ്പുകള്‍ വളരെ നേര്‍ത്തതാണ്. ജനിതക പദാര്‍ഥമായ ഡി.എന്‍.എ.യില്‍ ക്രോഡീകരിച്ചിരിക്കുന്ന അറിവ് ജൈവകോശം എങ്ങനെയാണ് ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നതെന്നും (ഡി.എന്‍.എ. → ആര്‍.എന്‍.എ. → പ്രോട്ടീന്‍) അടുത്ത തലമുറയിലേക്കു കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതെന്നും കണ്ടെത്തിക്കഴിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. ചില എന്‍സൈമുകളുടെ ഘടനാചിത്രവും പ്രവര്‍ത്തനവും പൂര്‍ണമായി പഠിക്കുക, ഉപാപചയത്തിന്റെ സങ്കീര്‍ണമായ പാത പഠിക്കുക, തന്മാത്രാതലത്തില്‍ ഹോര്‍മോണുകളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം മനസ്സിലാക്കുക എന്നിവയാണ് ഈ രംഗത്തു നടന്ന പില്ക്കാല ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങള്‍. റെസ്ട്രിക്ഷന്‍ എന്‍സൈമിന്റെ ഉത്പാദനവും റീകോബിനന്റ് ഡി.എന്‍.എ. ടെക്നോളജിയുടെ വികാസവും സമീപകാലത്തെ പ്രധാന നേട്ടങ്ങളാണ്. അലൈംഗികമായി സന്താനോത്പാദനം നടത്തുന്ന ക്ലോണിങ് സമ്പ്രദായം നവീനമായ മറ്റൊരു നേട്ടമാണ്.
ജൈവരസതന്ത്രം ഇന്ന് ജനിതകശാസ്ത്രവുമായും തന്മാത്രാ ജീവശാസ്ത്രവുമായും വേര്‍തിരിക്കാനാവാത്ത വിധത്തില്‍ ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ജീവന്റെ ഉത്ഭവവും സ്വഭാവവും കണ്ടെത്താനുള്ള ശ്രമങ്ങളില്‍ നിന്ന് ഏറെ മുന്നോട്ടുപോയി. ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞര്‍ ജീവന്‍ തന്നെ കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ഗവേഷണങ്ങളിലാണിന്ന് ഏര്‍പ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഒരു ബാക്റ്റീരിയത്തിന്റെ ജീനോം കൃത്രിമമായി സംശ്ലേഷണം ചെയ്ത് ജീനോം നീക്കം ചെയ്ത മറ്റൊരു ബാക്റ്റീരിയല്‍ കോശത്തിലേക്ക് സന്നിവേശിപ്പിച്ച് ഒരു പുതിയ ജീവകോശം ഉണ്ടാക്കുന്നതില്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ വിജയം കൈവരിച്ചു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട് (2010). ഈ ദിശയിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങളുടെ ഫലമായി സംശ്ലേഷക ജീവശാസ്ത്രം അഥവാ സിന്തറ്റിക് ബയോളജി എന്ന ഒരു പുതിയ പഠനശാഖതന്നെ ഉള്‍പ്പെടുത്തിയിരിക്കുകയാണ്.
പ്രയുക്ത ജൈവരസതന്ത്രം(Applied Biochemistry). (i) ക്ലിനിക്കല്‍ ജൈവരസതന്ത്രം. രക്തത്തിലെ ഘടകങ്ങളുടെ അളവും സ്വഭാവവും നിര്‍ണയിക്കുന്നതിലുള്ള വിശ്ലേഷണോപാധികള്‍ രൂപീകരിക്കുകയായിരുന്നു ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ലക്ഷ്യം. രക്തത്തിലെ ഘടകങ്ങളുടെ അളവിലെ വ്യത്യാസം ഉപാപചയത്തിലെ തകരാറുകള്‍ മൂലമാണുണ്ടാകുന്നത്. ഇന്ന് ഇത്തരം പരിശോധനകള്‍ നടത്തുന്ന പരീക്ഷണശാലകള്‍ ഒരു ചികിത്സകന്റെ പ്രധാന സഹായിയായി വര്‍ത്തിക്കുന്നു. ഉദാ. പ്രമേഹത്തിന് രക്തത്തിലെ ഗ്ലൂക്കോസ്, വൃക്കയുടെ തകരാറുകള്‍ക്ക് യൂറിയ, രക്തവാതത്തിന് (ഗൗട്ട്) യൂറിക് അമ്ലം, കരള്‍ സംബന്ധവും പിത്തസംബന്ധവുമായ രോഗങ്ങള്‍ക്ക് ബൈലിറൂബിന്‍ എന്നിവ നിദാനമാക്കിയാണ് രോഗനിര്‍ണയം നടത്തുന്നത്. രക്തപ്ലാസ്മയിലെ എന്‍സൈമുകളുടെ അളവിലെ വ്യത്യാസം പല രോഗങ്ങള്‍ക്കും കാരണമാകാം. അസ്ഥി രോഗങ്ങള്‍ക്കും കരള്‍ സംബന്ധമായ രോഗങ്ങള്‍ക്കും ക്ഷാര ഫോസ്ഫെറ്റെസ് (Alkaline phosphatase), പ്രോസ്റ്റേറ്റ് ഗ്രന്ഥിയിലെ അര്‍ബുദത്തിന് അമ്ലഫോസ്ഫെറ്റെസ്, പിത്താര്‍ബുദത്തിന് അമൈലേസ്, ഹൃദ്രോഗങ്ങള്‍ക്ക് ട്രാന്‍സ് അമിനേസ് എന്നിവയുടെ തോത് നിര്‍ണായകമാണ്. കരള്‍ രോഗങ്ങള്‍ക്കും അര്‍ബുദത്തിനും പ്ലാസ്മ പ്രോട്ടീനുകളും ഹൃദ്രോഗങ്ങള്‍ക്കു ലിപ്പോപ്രോട്ടീനുകളും ഇലക്ട്രോഫോറസിസ് വിശ്ലേഷണ വിധേയമാക്കാറുണ്ട്.
ഭക്ഷ്യശാസ്ത്രം. പോഷണമൂല്യം അധികമുള്ളവയും പാകം ചെയ്യുമ്പോള്‍ പോഷകങ്ങള്‍ നഷ്ടപ്പെടാത്തവയുമായ ഭക്ഷ്യവസ്തുക്കളുടെ ഉത്പാദനത്തിലാണ് പ്രധാനമായും ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ പ്രഭാവം ദൃശ്യമായിരിക്കുന്നത്. കേടു വരാത്തവിധം സംസ്കരിച്ച ഭക്ഷ്യപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ നിറവും പോഷകഗുണവും ഓക്സീകരണ എന്‍സൈമുകളുടെ സാന്നിധ്യംമൂലം നഷ്ടമാകുന്നതിനാല്‍ ഭക്ഷ്യസംസ്കരണ പ്രക്രിയയിലെ ഓരോ ഘട്ടത്തിലും ഇത്തരം എന്‍സൈമുകളുടെ സാന്നിധ്യം നിര്‍ണയിക്കുന്നു. ബിയര്‍, വൈന്‍, ചീസ് എന്നീ വ്യവസായങ്ങളില്‍ റീകോംബിനന്റ് ഡി.എന്‍.എ. ടെക്നോളജിയുപയോഗിച്ച് ഉണ്ടാക്കുന്ന യീസ്റ്റുകളും മറ്റു ബാക്റ്റീരിയങ്ങളും ഇന്നു ധാരാളമായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു.
ഔഷധ ചികിത്സാശാസ്ത്രം. ആധുനിക ജൈവരസതന്ത്രവിജ്ഞാനം അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഇന്ന് ഔഷധനിര്‍മാണം നടത്തുന്നത്. ജൈവരസതന്ത്രജ്ഞര്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്ന രീതിയില്‍ ഉപാപചയം വ്യതിയാനപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയുന്ന നിശ്ചിത ഔഷധങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കാനും ഇന്നു കഴിയുന്നു. ഹോര്‍മോണുകള്‍, റെഗുലേറ്ററി പ്രോട്ടീനുകള്‍, ആന്റിബയോട്ടിക്കുകള്‍, വാക്സിനുകള്‍ എന്നിവ ജൈവരസതന്ത്രത്തിന്റെ സംഭാവനകളാണ്. ജനിതകരോഗങ്ങളായ സിസ്റ്റിക് ഫൈബ്രോസിസ്, ഹീമോഫീലിയ തുടങ്ങിയ രോഗങ്ങള്‍ക്ക് ജീന്‍ തെറാപ്പിയുടെ വികാസവും ഈ രംഗത്തെ മികച്ച നേട്ടമാണ്. ലോകത്തെമ്പാടുമായി അനേകദശലക്ഷം ആളുകള്‍ക്കുള്ള രോഗമാണ് പ്രമേഹം. പശു, പന്നി തുടങ്ങിയ മൃഗങ്ങളില്‍ നിന്ന് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഇന്‍സുലിനാണ് ഈ രോഗത്തിന് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്. എന്നാല്‍ മൃഗ ഇന്‍സുലിന്റെ ഉപയോഗം പലതരം പാര്‍ശ്വഫലങ്ങളും ഉള്ളതാണ്. റികോംബിനന്റ് ഹ്യൂമന്‍ ഇന്‍സുലിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം ഈ രംഗത്തെ മികച്ച നേട്ടമാണ്. ഇന്‍ഫ്ളുവന്‍സ, പോളിയോ, ഹെപ്പറ്റെറ്റിസ്-ബി, ഹെര്‍പിസ് എന്നീ വൈറല്‍ രോഗങ്ങള്‍ക്കുള്ള വാക്സിനുകള്‍ നിര്‍മിക്കാന്‍ റീകോംബിനന്റ് ഡി.എന്‍.എ. ടെക്നോളജി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
ബാക്റ്റീരിയല്‍ വൈറസുകള്‍ക്കും പാരസൈറ്റുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന രോഗങ്ങള്‍ക്കും (മലേറിയ) ഉള്ള വാക്സിനുകള്‍ ഉണ്ടാക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ നടന്നുവരുന്നു.
ജൈവരസതന്ത്ര പ്രസിദ്ധീകരണങ്ങളും സംഘടനകളും. ആദ്യത്തെ ജൈവരസതന്ത്ര ആനുകാലികം എഫ്. ഹോഷ്-സെയ്ലര്‍ പ്രസാധനം ചെയ്ത സൈറ്റ്ഷിഫ്റ്റ് ഫ്യൂര്‍ ഫിസിയോളഗിഷേ കെമി (Zeitschrift fur physiologische chemie)ആണ് (1877). യു.എസ്. ജേര്‍ണല്‍ ഒഫ് ബയോളജിക്കല്‍ കെമിസ്ട്രി 1905-ലും ബ്രിട്ടീഷ് ബയോകെമിക്കല്‍ ജേര്‍ണല്‍ 1906-ലും ആണ് ആരംഭിച്ചത്. ഇന്ന് ഈ രംഗത്ത് വളരെയധികം പ്രസിദ്ധീകരണങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. അന്‍ഗെവാന്റെ കെമീ (Angewandte chemie), ബയോകെമിക്കല്‍ ജേര്‍ണല്‍, ബയോകെമി, ജേര്‍ണല്‍ ഒഫ് അമേരിക്കന്‍ കെമിക്കല്‍ സൊസൈറ്റി, ബയോ പോളിമേര്‍സ് എന്നിവയാണ് ഇവയില്‍ പ്രമുഖം.
ഇത്തരം പ്രസിദ്ധീകരണങ്ങളുടെ വളര്‍ച്ചയ്ക്ക് സമാന്തരമായി പല ജൈവരസന്ത്ര സംഘടനകളും രൂപീകൃതമായിട്ടുണ്ട്. 1905-ല് ആരംഭിച്ച ബയോകെമിക്കല്‍ സെക്ഷന്‍ ഒഫ് അമേരിക്കന്‍ കെമിക്കല്‍ സൊസൈറ്റിയാണ് 1906-ല് അമേരിക്കന്‍ സൊസൈറ്റി ഒഫ് ബയോളജിക്കല്‍ കെമിസ്റ്റ്സ് ആയി വികസിച്ചത്. മുപ്പത് രാജ്യങ്ങളുടെ ജൈവരസതന്ത്ര സംഘടനകള്‍ ചേര്‍ന്നാണ് ഇന്റര്‍നാഷണല്‍ യൂണിയന്‍ ഒഫ് ബയോകെമിസ്ട്രി ആരംഭിച്ചത്. ആനുകാലികങ്ങള്‍ പ്രകാശനം ചെയ്യുക, ജൈവപദാര്‍ഥങ്ങളുടെ നാമകരണം നടത്തുക, അന്താരാഷ്ട്ര ആശയവിനിമയത്തിനായി ചര്‍ച്ചാവേദികള്‍ സംഘടിപ്പിക്കുക എന്നിവയാണ് ഈ അന്താരാഷ്ട്ര സമിതിയുടെ പ്രധാനപ്രവര്‍ത്തങ്ങള്‍. ആരോഗ്യം, രോഗം എന്നിവയെക്കുറിച്ച് പൂര്‍ണമായ അറിവ് ലഭ്യമാക്കാനുള്ള ജനിതക വിവരങ്ങള്‍ ശേഖരിക്കുന്നതിനായി രൂപീകരിച്ച ഒരു അന്താരാഷ്ട്ര സഹകരണപ്രസ്ഥാനമാണ് ഹ്യൂമന്‍ ജീനോ പ്രോജക്ട് (Human genome project). യൂറോപ്പ്, അമേരിക്ക എന്നിവിടങ്ങളിലായി അനേകം ആസ്ഥാനങ്ങള്‍ ഈ പ്രസ്ഥാനത്തിനുണ്ട്.
