Biochemie

Die Biochemie ist die Lehre von chemischen Reaktionen in Lebewesen und von biologischen Molekülen im Allgemeinen. Sie ist wichtig für die Zellbiologie und -physiologie. Das Studium der Biochemie umfasst Enzyme, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Zucker, Proteine und Lipide. Im Körper sind die meisten Moleküle Polymere, die aus langen Ketten von kleineren Molekülen aufgebaut sind. Die Biochemie untersucht die chemischen Umwandlungen, durch die diese kleinen Bausteinmoleküle entstehen und die Energie aus der Nahrung gewinnen.

Makromoleküle

Die biologischen Polymere können Zehntausende bis Zehnmillionen oder mehr Atome enthalten. Diese Polymere bestehen aus vielen kleinen Molekülen, von denen jedes nicht mehr als fünfzig Atome enthält. Diese kleinen Moleküle bestehen fast ausschließlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Sie enthalten auch Schwefel, Phosphor und wenige andere Atome, die für die biologische Funktion dieser Polymere entscheidend sind.

Es gibt vier Arten von Makromolekülen.

Nukleinsäuren

Nukleinsäuren sind langkettige Moleküle, von denen es zwei Arten gibt: DNA und RNA. Ihre Bausteine werden Nukleotide genannt.

DNA findet sich in jeder Zelle. Sie enthält die Informationen, die zur Herstellung aller Nukleinsäuren und aller Proteine benötigt werden. Man findet sie zusammengefügt in einer Doppelhelix. Sie ist die Substanz der Vererbung und enthält die Informationen, die das Leben von Generation zu Generation weitergibt.

Die RNA sorgt dafür, dass die Information aus der DNA in den Körperzellen funktioniert. Um ein bestimmtes Protein herzustellen, wird die Information in der DNA auf ein RNA-Molekül übertragen. Ein anderes RNA-Molekül verwendet dies als eine Reihe von Anweisungen für die Herstellung des Proteins. Die RNA, die das Protein herstellt, wird als Ribosom bezeichnet und wirkt wie ein Ribozym, das die Geschwindigkeit, mit der sich die einzelnen Aminosäuren miteinander verbinden, um das Protein zu bilden, beträchtlich erhöht.

Proteine

Proteine sind Polymere aus Aminosäuren. Es gibt zwanzig verschiedene gängige Arten von Aminosäuren.

Im Großen und Ganzen haben Proteine zwei Arten von Funktionen. Die erste ist struktureller Art: Sie machen viele der Schlüsselstrukturen in Zellen und Geweben aus. Muskeln, Haare und Haut bestehen hauptsächlich aus Proteinen. Die zweite ist funktionell: Als Enzyme beschleunigen sie die chemischen Reaktionen in einer lebenden Zelle erheblich. Das gesamte Zellleben besteht aus tausend oder mehr chemischen Reaktionen, die als Stoffwechsel bezeichnet werden und die die gegessenen Moleküle in Energie oder in andere Moleküle umwandeln, die die Zelle zum Überleben braucht. Die Funktion der Proteine besteht darin, diese Reaktionen zu beschleunigen, oft um mehr als eine Million Mal schneller. Darüber hinaus bewirken sie chemische Reaktionen, die ohne die Wirkung des Proteins nicht stattfinden würden.

Kohlenhydrate

Zu den Kohlenhydraten gehören Zucker und Stärke.

Zucker sind die einfachsten Kohlenhydrate. Die Monosaccharide sind "Einfachzucker", wie Glukose und Fruktose. Bei den Disacchariden handelt es sich um zwei miteinander verbundene Monosaccharide. Tafelzucker (Rohrzucker) ist ein Disaccharid aus Glucose und Fructose. Die Polysaccharide werden aus vielen miteinander verbundenen Monosacchariden hergestellt. Die überwiegende Mehrheit der Polysaccharide sind Polymere der Glukose und gehören zu zwei Arten: Stärke und Zellulose. Stärke ist das weiße Zeug von Getreide, Kartoffeln, Äpfeln und Brot und ist eine leicht verfügbare Energiequelle für den Körper. Zellulose ist das Strukturmaterial, das alle Pflanzen aufnimmt. Die Hälfte des Materials, aus dem Holz besteht, ist Zellulose.

Kohlenhydrate haben eine Reihe von Funktionen im Körper, aber die wichtigste ist, als fertige Energiequelle für den Stoffwechsel der Zelle zu dienen. Durch Aufbrechen der chemischen Bindungen in den Kohlenhydraten wird Energie freigesetzt, die vom Körper genutzt werden kann.

Lipide

Lipide sind Fette und Wachse. Gesättigte Lipide enthalten Einfachbindungen und kommen in Butter und Schmalz vor. Ungesättigte Lipide haben eine oder mehrere Doppelbindungen und kommen häufig in Ölen vor. Der menschliche Körper speichert Lipide als Energiequelle. Wenn der Körper eine große Menge an Energie benötigt, werden Lipidmoleküle abgebaut, um diese Energie freizusetzen.

Die DNA, eine Nukleinsäure, besteht aus einer Doppelhelix.

Ein Banddiagramm ist eine Möglichkeit, wie Biochemiker die Form von Proteinen beschreiben. Dieses Bänderdiagramm zeigt das Protein Hämoglobin, das die rote Substanz im Blut ist. Es ist für den Sauerstofftransport verantwortlich.

Fragen und Antworten

F: Was ist Biochemie?

A: Biochemie ist die Lehre von den chemischen Reaktionen in Lebewesen und von biologischen Molekülen im Allgemeinen.

F: Warum ist Biochemie wichtig?

A: Die Biochemie ist wichtig für die Zellbiologie und die Physiologie.

F: Welche Arten von Molekülen werden in der Biochemie untersucht?

A: Das Studium der Biochemie befasst sich mit Enzymen, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten, Zuckern, Proteinen und Lipiden.

F: Wie sind die meisten Moleküle im Körper aufgebaut?

A: Die meisten Moleküle im Körper sind Polymere, die aus langen Ketten kleinerer Moleküle bestehen.

F: Was wird in der Biochemie untersucht?

A: Die Biochemie befasst sich mit den chemischen Umwandlungen, durch die diese kleinen Bausteinmoleküle entstehen und durch die aus der Nahrung Energie gewonnen wird.

F: Wie nennt man eine Person, die Biochemie studiert hat?

A: Eine Person, die Biochemie studiert hat, wird Biochemiker genannt.