In deze les gaan we een zeer belangrijke wetenschap bespreken, die veel grote rollen speelt in ons dagelijks leven. Deze wetenschap wordt biochemie genoemd. Biochemie heeft een grote rol gespeeld in de medische en gezondheidswetenschappen, landbouw, industrie, moleculaire biologie, genetica. Het is een zeer belangrijke wetenschap, want alles wat te maken heeft met onze algemene gezondheid, voeding of geneeskunde, heeft zijn wortels erin.
We zullen leren:
- Wat is biochemie?
- Wat bestudeert biochemie?
- Wat zijn biomoleculen en hun functie?
- Wat zijn biochemische reacties?
- Wat is metabolisme?
- Toepassingen van de biochemie.
- Takken van de biochemie.
Wat is biochemie?
Biologie is een natuurwetenschap die het leven en levende organismen bestudeert. Chemie is de studie van materie en de veranderingen die de materie ondergaat. De wetenschap die deze twee zeer belangrijke wetenschappen samenbrengt, is de biochemie , ook wel de chemie van het leven genoemd. Daarom heeft biochemie voorkennis van basischemie en biologie nodig. Biochemie is de studie van chemische processen binnen en met betrekking tot levende organismen. Biochemie bevindt zich ergens in het midden van chemie (dat gaat over atomen) en biologie (dat gaat over cellen). Biochemie is het domein van grote biomoleculen die zijn samengesteld uit duizenden of meer atomen, zoals koolhydraten, lipiden, eiwitten, nucleïnezuren ( DNA en RNA) . Het gaat over het onderzoeken van hun interacties en de chemische reacties die in elk levend organisme voorkomen. De chemische reacties die plaatsvinden in levende wezens worden biochemische reacties genoemd. De som van alle biochemische reacties in een organisme wordt metabolisme genoemd. Metabolisme omvat katabole reacties, die energie afgeven, of exergonische reacties; en anabole reacties, die energie-absorberende of endergonische reacties zijn. Enzymen (de meeste zijn eiwitten) versnellen biochemische reacties.
Het begin van de biochemie kan zijn gemarkeerd door de ontdekking van het eerste enzym, diastase, in 1833 door Anselme Payen. Hoewel de term "biochemie" voor het eerst lijkt te zijn gebruikt in 1882, wordt algemeen aanvaard dat de formele muntslag van de biochemie in 1903 plaatsvond door Carl Neuberg (Duitse chemicus).
Wetenschappers die zijn opgeleid in biochemie worden biochemici genoemd. Biochemici bestuderen DNA, RNA, eiwitten, lipiden, koolhydraten. Ze ondersteunen ons begrip van gezondheid en ziekte, bieden nieuwe ideeën en experimenten om te begrijpen hoe het leven werkt, dragen innovatieve informatie bij aan de technologische revolutie en werken samen met scheikundigen, natuurkundigen, gezondheidswerkers en nog veel meer professionals.
Wat bestudeert biochemie?
Als een subdiscipline van zowel biologie als chemie, richt biochemie zich op processen die plaatsvinden op moleculair niveau. Biochemie bestudeert de chemische eigenschappen van belangrijke biologische moleculen , zoals eiwitten, nucleïnezuren, koolhydraten en lipiden. Ook wordt gekeken hoe cellen met elkaar communiceren , bijvoorbeeld tijdens groei of ziektebestrijding. Biochemici moeten begrijpen hoe de structuur van een molecuul zich verhoudt tot zijn functie, zodat ze kunnen voorspellen hoe moleculen op elkaar inwerken. Biochemie houdt zich bezig met chemische reacties die betrokken zijn bij verschillende processen zoals reproductie, metabolisme, groei, erfelijkheid. Biochemie is nauw verwant aan moleculaire biologie (de studie van de moleculaire mechanismen van biologische verschijnselen).
Biomoleculen en hun functies
Een biomolecuul is elk molecuul dat aanwezig is in levende organismen, inclusief grote macromoleculen zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren, evenals kleine moleculen zoals primaire metabolieten, secundaire metabolieten en natuurlijke producten. Ze zijn belangrijk voor het voortbestaan van levende cellen.
- Koolhydraten zijn biomoleculen die bestaan uit koolstof en water. Levende organismen gebruiken koolhydraten als toegankelijke energie om cellulaire reacties te voeden en voor structurele ondersteuning binnen celwanden. Daarom zijn koolhydraten erg belangrijk.
- Lipiden zijn lange ketens van koolstof- en waterstofmoleculen. De belangrijkste soorten zijn vetten en oliën, wassen, fosfolipiden en steroïden. Lipiden vervullen verschillende functies in cellen. Ze zijn verantwoordelijk voor het opslaan van energie, signalering en ze fungeren als structurele componenten van celmembranen. De meest voorkomende vorm van lipiden die in voedsel wordt aangetroffen, zijn triglyceriden.
- Eiwitten zijn macromoleculen, bestaande uit een of meer lange ketens van aminozuurresten. Er zijn 20 verschillende soorten aminozuren die gecombineerd kunnen worden om een eiwit te maken. Eiwitten spelen veel cruciale rollen in het lichaam. Ze doen het meeste werk in cellen. Ook zijn de eiwitten nodig voor de functie, structuur en regulatie van de organen en weefsels van het lichaam. Eiwit is een belangrijke bouwsteen van botten, spieren, kraakbeen, huid en bloed.
- Nucleïnezuren zijn de biologische macromoleculen die essentieel zijn voor alle bekende vormen van leven. De term nucleïnezuur is de algemene naam voor DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur). Ze zijn samengesteld uit nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit drie componenten: een stikstofhoudende base, een pentosesuiker en een fosfaatgroep. De functies van nucleïnezuren hebben te maken met de opslag en expressie van genetische informatie, ze coderen de genetische informatie van organismen.
Soms kan één biomolecuul componenten bevatten uit twee van de belangrijkste klassen, zoals glycoproteïne (koolhydraat+proteïne) of lipoproteïne (lipide+proteïne).
Naast de belangrijkste klassen van biomoleculen zijn er veel relatief kleine organische moleculen die cellen nodig hebben voor zeer specifieke functies; zoals hulp bij de functie van enzymen of hulp bij metabole routes.
Toepassingen van biochemie
Biochemie wordt toegepast in verschillende domeinen, waaronder geneeskunde, de farmaceutische industrie, landbouw, voedingswetenschap, genetica, enz.
- Testen - zwangerschap, screening op borstkanker, prenataal genetisch testen, bloedonderzoek, enz. En nog veel meer tests kunnen worden gedaan. Biochemische tests worden meestal toegepast op monsters van serum, plasma en urine. In deze test worden niveaus van specifieke chemicaliën gemeten en de resultaten vergeleken met die representatief zijn voor een gezond persoon. Een toename of afname van een bepaalde component(en) kan helpen bij het identificeren van een ziekteproces. Met laboratoriumdiagnostiek worden veel levens gered.
- Voedingswetenschap - biochemie draait om de 4 biologische macromoleculen: eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren. Voedsel bestaat uit die dingen, dus er zijn veel toepassingen van biochemie in de voedingswetenschap.
- De farmaceutische industrie - vertrouwt op biochemie omdat de chemische samenstelling van het lichaam moet worden bestudeerd in relatie tot de chemicaliën die we in ons lichaam stoppen als we medicijnen gebruiken. Sommige medicijnen zijn alleen ontwikkeld vanwege biochemisch onderzoek.
- Genetica - Biochemie is uniek in het geven van onderwijs en onderzoek op het gebied van genetische manipulatie.
- Landbouw -In de landbouw onderzoeken biochemici bodem en meststoffen. Andere doelen zijn gewasopslag, verbetering van de gewasteelt en ongediertebestrijding.
Takken van de biochemie
Het studiegebied van de biochemie is breed. De volgende zijn enkele van de biochemische takken:
- Dierlijke biochemie . Het is een tak van de biochemie die de structuur en functie van cellulaire componenten - eiwitten, koolhydraten, lipiden, nucleïnezuren - en andere biomoleculen bij dieren bestudeert.
- Plantenbiochemie . Het is de studie van de biochemie van autotrofe organismen zoals fotosynthese en andere plantspecifieke biochemische processen.
- Moleculaire biologie. Moleculaire biologie is de tak van de biologie die zich bezighoudt met de moleculaire basis van biologische activiteit in en tussen cellen, inclusief moleculaire synthese, modificatie, mechanismen en interacties.
- Cellenbiologie. Celbiologie (ook wel celbiologie of cytologie) bestudeert de structuur en functie van de cel, ook wel de basiseenheid van het leven genoemd.
- Immunologie. Immunologie omvat de studie van het immuunsysteem in alle organismen.
- Genetica. Deze tak houdt zich bezig met de studie van genen, genetische variatie en erfelijkheid in organismen.
- Enzymologie. Enzymologie is de studie van enzymen, de biologische moleculen (meestal eiwitten) die de snelheid van vrijwel alle chemische reacties die in cellen plaatsvinden aanzienlijk versnellen.
Laten we samenvatten!
- Biochemie is de studie van chemische processen binnen en met betrekking tot levende organismen.
- Deze wetenschap bevindt zich tussen scheikunde en biologie.
- Biochemie bestudeert de chemische eigenschappen van belangrijke biologische moleculen, hun structuur, functies, interacties, enz.
- Een biomolecuul is elk molecuul dat aanwezig is in levende organismen en biomoleculen zijn erg belangrijk voor het overleven van levende cellen.
- De belangrijkste klassen van biomoleculen zijn eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren.
- De chemische reacties die plaatsvinden in levende wezens worden biochemische reacties genoemd.
- Enzymen versnellen biochemische reacties.
- De som van alle biochemische reacties in een organisme wordt metabolisme genoemd.
- Biochemie wordt toegepast in verschillende domeinen, waaronder geneeskunde, de farmaceutische industrie, landbouw, voedingswetenschap, genetica, enz.
- Sommige van de takken van biochemie zijn dierlijke biochemie, plantenbiochemie, moleculaire biologie, celbiologie, immunologie, genetisch, enzymologie, enz.
