|
Deel van een serie artikelen over |
|
|---|
Ruimtelijke structuur van een enzym
Eiwit · Koolhydraat · Biopolymeer · Natuurproduct · Nucleïnezuur · Metaboliet · Vet · Vitamine
Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme
Bio-informatica · Enzymologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie |
|
|
Portaal  Bio·Chemie
|
Biochemie, biologische chemie, bestudeert de scheikundige processen in levende organismen. Het is een natuurwetenschap op het raakvlak van de biologie en de scheikunde. De twee brede velden van onderzoek in de biochemie zijn vooral de structuurbiologie en de stofwisseling. Daarmee bestudeert het vakgebied de samenstelling, functies en interacties van moleculen die bijdragen aan de structuur en werking van levende organismen.
De belangrijkste chemische stoffen waar een levend wezen uit is opgebouwd zijn eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren. Deze moleculen vervullen de functies die onmisbaar zijn voor de overleving van een organisme. Dat zijn er vele onder andere: de de opslag en het gebruik maken van genetische informatie, de synthese en de afbraak van voedingsstoffen; het vrijmaken van energie uit voedingstoffen; de immuunrespons bij binnendringen van lichaamsvreemde stoffen; het doorgeven van informatie aan de rest van het lichaam via hormonen en zenuwprikkels (met name de neurochemie); de snelheid waarmee deze reacties plaatsvinden hangen samen met de werking van enzymen; enzovoorts.
Door de ontwikkeling van nieuwe chemische technieken is de biochemie de afgelopen deccenia succesvol geweest in het verklaren van vele levensprocessen en oorzaken van een groot aantal ziekten. Hierdoor is kennis van biochemie in vrijwel alle gebieden van de "life sciences", de - biologische - levenswetenschappen doorgedrongen. Kennis uit fundamenteel biochemisch onderzoek wordt onder andere toegepast in de geneeskunde, voedingsleer, industrie en landbouw. De biochemie heeft bijgedragen aan de ontrafeling van ziektefenomenen, en levert kennis over enzymen die in industriële toepassingen worden gebruikt, onder meer voor de productie van biobrandstoffen of voor de synthese van geneesmiddelen.
Naam
De term biochemie is een samentrekking van de woorden biologie en chemie (scheikunde). Het woord werd voor het eerste gebruikt door Felix Hoppe-Seyler in 1877 in het voorwoord van het eerste nummer van Zeitschrift für Physiologische Chemie, waarin hij pleitte voor de oprichting van zelfstandige instituten voor dit vakgebied. De Duitse chemicus Carl Neuberg introduceerde de term daadwerkelijk in het wetenschappelijke discours in 1903.
Geschiedenis
Vragen over de fundamenten van levende wezens gaan terug tot de Griekse oudheid, waarin geleerden filosofeerden over materiële 'elementen' van de natuur. Biochemie als zelfstandige wetenschappelijke discipline begon echter pas in de 19e eeuw. Volgens veel historici werd het begin van de biochemie gemarkeerd door de ontdekking van het eerste enzym (diastase) in 1833 door Anselme Payen. Anderen beschouwen Eduard Buchners demonstratie van alcoholische fermentatie, een biochemisch proces, in 1897 als de geboorte van de biochemie.
Vanaf de middeleeuwen tot aan de achttiende eeuw ging men ervan uit dat achter iedere levensvorm een essentiële 'kracht' of 'energie' schuilging; de zogenaamde vis vitalis. Alleen levende wezens waren dankzij deze levenskracht in staat om organische moleculen te produceren en te gebruiken. De Duitse scheikundige Friedrich Wöhler, die door middel van een kunstmatig proces ureum uit anorganische materialen synthetiseerde, bewees dat deze aanname onjuist was. Zijn ontdekking markeerde het begin van de organische chemie en leidde ertoe dat veel wetenschappers levensprocessen vanuit chemisch perspectief begonnen de bestuderen.
Vanaf het midden van de 20e eeuw raakte de biochemie in een stroomversnelling. Vele nieuwe technieken werden ontwikkeld, zoals chromatografie, röntgendiffractie, NMR-spectroscopie, elektronenmicroscopie en computationele methoden (bijvoorbeeld moleculaire dynamica). Deze technieken stelden onderzoekers in staat de vele moleculen en metabole routes van de cel nauwkeurig te analyseren. Het leidde tot een vrijwel holistisch begrip van werking van organismen op moleculair niveau. Inmiddels zijn talloze vraagstukken uit verschillende levenswetenschappen opgelost met behulp van biochemische methodologie.
Belangrijke verbindingen
De belangrijkste chemische verbindingen (biomoleculen) binnen de biochemie zijn:
- Eiwitten (inclusief enzymen en peptiden). De bouwstenen van eiwitten en peptiden zijn de aminozuren.
- DNA en RNA. De bouwstenen van DNA en RNA zijn de nucleotiden.
- Complexe koolhydraten (polysachariden). De bouwstenen van complexe koolhydraten zijn de monosachariden.
- Vetten.
Enkele meer specifieke voorbeelden van biochemische verbindingen:
Belangrijke onderwerpen
- Eiwitsynthese
- Fotosynthese
- Fosfolipide
- Polysacharide
- Signaaltransductie
- Dissimilatie van eiwitten, vetten en koolhydraten
Omics-gebieden
De afgelopen jaren zijn binnen de biochemie de omics-gebieden (afgeleid van de eindletters van de disciplines) sterk tot ontwikkeling gekomen. In deze gebieden worden de structuur, functies en onderlinge samenhang van een bepaalde groep verbindingen bestudeerd.
De belangrijkste omics-gebieden zijn:
- Genomics waarbij men het genoom (de genen) bestudeert.
- Proteomics waarbij men het proteoom (de proteïnen/eiwitten) bestudeert.
Ook andere omics-gebieden zijn in ontwikkeling, zoals :
- Metabolomics waarbij men het metaboloom (de metabolieten/stofwisselingsproducten) bestudeert.
- Transcriptomics waarbij de eiwitten en RNA-moleculen die bij de transcriptie betrokken zijn worden bestudeerd;
- Membranomics waarbij de structuur en functie van cellulaire membranen wordt bestudeerd
Relatie tot verwante wetenschapsgebieden
In de biologische wetenschappen zijn er meerdere onderzoeksgebieden die op moleculaire schaal onderzoek doen naar de levensverrichtingen van organismen. Enkele van de meest in het oog springend zijn:
Opleiding
Opleidingen in de biochemie worden op universitair niveau gegeven. Soms als een afzonderlijke Bachelor en Master in de biochemie, of als een Master die aansluit op een aanverwante bachelor, of ook nog als een Master-na-Master, als men reeds een master in de chemie of biologie heeft behaald. Ook binnen de opleiding bio-ingenieur bestaan er afstudeerrichtingen in de (toegepaste) biochemie evenals op het niveau industrieel ingenieur "industriële wetenschappen - biochemie". Biochemicus kan men onder andere worden aan de volgende Nederlandstalige universiteiten:
Literatuur
|
