Biochemie

Die Biochemie (griechisch βιοχυμεία, wiochimía - die Chemie des Lebens) ist die Wissenschaft von den chemischen Reaktionen, die in lebenden Organismen stattfinden, und der Struktur und Funktion der Biomoleküle, besonders von Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden (Fetten) und Nukleinsäuren. Der überwiegende Teil der biochemisch interessanten Vorgänge spielt sich in den Zellen und somit in wässrigem Milieu ab.

Inhaltsverzeichnis
1 Geschichte der Biochemie
2 Struktur und Katalyse
3 Anmerkung
4 Literatur
5 Weblinks

Geschichte der Biochemie

Der Anfang der Biochemie war möglicherweise die Entdeckung des ersten Enzyms, Diastase, durch Anselme Payen im Jahr 1833. Die Entdeckung der Harnstoff-Synthese durch Rouelle (1773), ein Meilenstein der organischen Chemie, zeigte die Verbindung von anorganischer Chemie und der Chemie von Lebewesen. Seitdem hat sich die Biochemie enorm entwickelt, nicht zuletzt durch neue Analyseverfahren wie Chromatographie, Röntgenstrukturanalyse und Elektronenmikroskopie. Dadurch wurde das Verständnis vieler Vorgänge in der Zelle möglich, zum Beispiel Glykolyse und Krebszyklus(Citratzyklus), aber auch von vielen Mechanismen der Regulation und Signaltransduktion. Viele dieser Erkenntnisse hatten großen Einfluss auf angrenzende Wissensgebiete wie Genetik, Entwicklungsbiologie und Zellbiologie; ebenso brachten neue Erkenntnisse auf diesen Gebieten wiederum die Biochemie voran. Alle diese Bereiche werden heutzutage oft unter dem Titel Molekularbiologie zusammengefasst.


Forschungsinstitute im deutschsprachigen Raum, die im Bereich der Biochemie arbeiten, sind unter anderem das Biozentrum der Universität Basel, das Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und das EMBL in Heidelberg.

Struktur und Katalyse

Eine Klassifikation der Biomoleküle kann sich entweder nach ihrer Struktur oder nach ihrer Funktion richten. Diese beiden Eigenarten sind meist nicht oder nur künstlich zu trennen, da es so gut wie keine "überflüssigen" Strukturmerkmale gibt. Die wesentlichen Bausteine der Zellen, die Proteine, können allerdings sowohl rein stabilisierende, strukturbildende Rollen übernehmen, als auch wesentlich die Vorgänge des Stoffwechsels dynamisch beeinflussen. In der Regel katalysieren die nicht-strukturbildenden Proteine biochemische Reaktionen, das heißt sie setzen deren Aktivierungsenergie herab. Solche Proteine nennt man Enzyme.

Die Reaktionsgeschwindigkeiten in der Biochemie sind meist deutlich langsamer als in der anorganischen Chemie. Für die Temperaturabhängigkeit gilt als Faustformel die RGT-Regel: Eine Erhöhung der Temperatur um 10 K verdoppelt etwa die Reaktionsgeschwindigkeit. Sie gilt allerdings nur näherungsweise und im Bereich physiologischer Temperaturen, als im Bereich zwischen ca. 280 K und 310 K. Bei höheren Temperaturen denaturieren viele Enzyme, so dass die Katalyse nicht mehr stattfinden kann.

Enzyme haben meist auch ein Temperaturoptimum, bei dem die Katalysewirkung am höchsten ist. Viele Enzyme sind zudem in ihrer Wirksamkeit pH-Wert-abhängig. So wirkt Pepsin, ein Verdauungsenzym des Magens, ausschließlich im hier vorhandenen sauren Milieu, während die Proteasen des Zwölffingerdarms (Trypsin, Chymotrypsin) an das dort vorhandene neutrale bis leicht alkalische Milieu angepasst sind. In den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurden die quantitativen Grundprinzipien enzymkatalysierter Reaktionen erarbeitet, siehe Enzymkinetik.

Anmerkung

Auch die paramedizinische Heilmethode mit Schüßler-Salzen wird als Biochemie bezeichnet, hat aber mit wissenschaftlicher Biochemie nichts zu tun.


Siehe auch: Wortfeld Biochemie , Biochemie (Studium), Portal Biologie

Literatur

Lernhilfe
Einführung in die Biochemie.
Standardlehrbuch, aus dem ein Teil der Gliederung dieses Artikels übernommen wurde.
Deutsche Übersetzung eines amerikanischen Titels.

Weblinks

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See also: Biochemie, 1773, 1833, Anorganische Chemie, Anselme Payen, Biomolekül, Biozentrum der Universität Basel, Chemie, Chromatographie, Chymotrypsin