Biochemie

scheikunde die zich bezighoudt met levende organismen▼

Biochemie is de natuurwetenschap op het raakvlak van biologie en scheikunde. Biochemici maken gebruik van de methodieken en terminologie van de scheikunde om verschillende aspecten en cellen en levende wezens te beschrijven en te verklaren. In het vakgebied bestudeert men de samenstelling, functies en interacties van moleculen die bijdragen aan de structuur en werking van levende organismen.

Deel van een serie artikelen over

Structuur van fosfoglyceraatkinase 3PGK
Ruimtelijke structuur van een enzym
–– Biomoleculen ––

Eiwit · Koolhydraat · Biopolymeer · Natuurproduct · Nucleïnezuur · Metaboliet · Vet · Vitamine


–– Stofwisseling ––

Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme


–– Verwante onderwerpen ––

Bio-informatica · Enzymologie · Genetica · Immunologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie


Portaal Portaalicoon Bio·Chemie

De moderne biochemie is hoofdzakelijk een praktisch gerichte wetenschap. Kennis uit biochemisch onderzoek wordt in diverse vakgebieden toegepast, bijvoorbeeld in de geneeskunde, voedingsleer, industrie en landbouw. 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.

De belangrijkste chemische constituenten van een levend wezen zijn eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren. Deze moleculen vervullen verschillende functies die onmisbaar zijn voor de overleving van een organisme, zoals de katalyse van reacties, transformatie van energie en opslag van genetische informatie. Ook kleinere verbindingen, zowel anorganische (bijvoorbeeld mineralen) als organische (bijvoorbeeld hormonen) zijn hierbij van belang.

NaamBewerken

De term biochemie is een neologische 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.[1] Van de Duitse chemicus Carl Neuberg wordt echter vaak gezegd dat hij de term daadwerkelijk heeft geïntroduceerd in 1903.[2][3]

GeschiedenisBewerken

 
Gerty Cori en Carl Cori kregen in 1947 de Nobelprijs voor hun ontdekking van de Cori-cyclus, een belangrijke stofwisselingsroute

De biochemie verklaart welke componenten en processen ten grondslag liggen aan en levend wezen. In die zin gaat de geschiedenis van de biochemie 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.[4] Anderen beschouwen Eduard Buchners demonstratie van alcoholische fermentatie, een biochemisch proces, in 1897 als de geboorte van de biochemie.[5]

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.[6] 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.[7]

Belangrijke verbindingenBewerken

De belangrijkste chemische verbindingen (biomoleculen) binnen de biochemie zijn:

Enkele meer specifieke voorbeelden van biochemische verbindingen:

Belangrijke onderwerpenBewerken

Omics-gebiedenBewerken

 
De chemische structuur van DNA

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:

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.

OpleidingBewerken

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:

  Zie de categorie Biochemistry van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.