Biochemie, manchmal genannt biologische Chemie, ist die Studie von chemischen Prozessen in lebenden Organismen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, lebender Sache. Biochemie regelt alle lebenden Organismen und lebende Prozesse. Durch das Steuern des Datenflusses durch die biochemische Nachrichtenübermittlung und den Fluss der chemischen Energie durch den Metabolismus verursachen biochemische Prozesse die Kompliziertheit des Lebens.

Viel Biochemie befasst sich mit den Strukturen, Funktionen und Wechselwirkungen von Zellbestandteilen wie Proteine, Kohlenhydrate, lipids, Nukleinsäuren und anderer biomolecules - obwohl zunehmend in einer Prozession geht aber nicht individuelle Moleküle der Hauptfokus sind. Unter der riesengroßen Zahl von verschiedenem biomolecules sind viele komplizierte und große Moleküle (hat biopolymers genannt), die aus ähnlichen sich wiederholenden Subeinheiten zusammengesetzt werden (hat monomers genannt). Jede Klasse von polymerem biomolecule hat einen verschiedenen Satz von Subeinheitstypen. Zum Beispiel ist ein Protein ein Polymer, dessen Subeinheiten von eine Reihe 20 oder mehr Aminosäuren ausgewählt werden. Biochemie studiert die chemischen Eigenschaften von wichtigen biologischen Molekülen, wie Proteine, und insbesondere die Chemie von Enzym-katalysierten Reaktionen.

Die Biochemie des Zellmetabolismus und des endokrinen Systems ist umfassend beschrieben worden. Andere Gebiete der Biochemie schließen den genetischen Code (DNA, RNS), Protein-Synthese, Zellmembranentransport ein und geben transduction Zeichen.

Im Laufe der letzten 40 Jahre ist Biochemie so erfolgreich beim Erklären von lebenden Prozessen geworden, dass jetzt fast alle Gebiete der Lebenswissenschaften von der Botanik bis Medizin mit der biochemischen Forschung beschäftigt sind. Heute ist der Hauptfokus der reinen Biochemie im Verstehen, wie biologische Moleküle die Prozesse verursachen, die innerhalb von lebenden Zellen vorkommen, der sich der Reihe nach außerordentlich auf die Studie und das Verstehen von ganzen Organismen bezieht.

Geschichte

Es wurde allgemein einmal geglaubt, dass Leben und seine Materialien ein wesentliches Eigentum oder Substanz hatten, die von irgendwelchem verschieden ist, der in der nichtlebenden Sache gefunden ist, und es gedacht wurde, dass nur Wesen die Moleküle des Lebens erzeugen konnten. Dann, 1828, hat Friedrich Wöhler eine Zeitung auf der Synthese des Harnstoffs veröffentlicht, beweisend, dass organische Zusammensetzungen künstlich geschaffen werden können.

Die Morgendämmerung der Biochemie kann die Entdeckung des ersten Enzyms gewesen sein, diastase (hat heute amylase genannt), 1833 durch Anselme Payen. Eduard Buchner hat die erste Demonstration eines komplizierten biochemischen Prozesses außerhalb einer Zelle 1896 beigetragen: alkoholische Gärung in Zellextrakten der Hefe. Obwohl der Begriff "Biochemie" scheint, zuerst 1882 gebraucht worden zu sein, wird es allgemein akzeptiert, dass das formelle Prägen der Biochemie 1903 bei Carl Neuberg, einem deutschen Chemiker vorgekommen ist. Vor dieser Zeit wäre dieses Gebiet physiologische Chemie genannt geworden. Seitdem ist Biochemie, besonders seit der Mitte des 20. Jahrhunderts, mit der Entwicklung von neuen Techniken wie Chromatographie, Röntgenstrahl-Beugung, Doppelpolarisation interferometry, NMR Spektroskopie, radioisotopic das Beschriften, die Elektronmikroskopie und die molekularen Dynamik-Simulationen vorwärts gegangen. Diese Techniken haben die Entdeckung berücksichtigt und haben über Analyse von vielen Molekülen und metabolische Pfade der Zelle, wie glycolysis und der Zyklus von Krebs (saurer Zitronenzyklus) ausführlich berichtet.

Ein anderes bedeutendes historisches Ereignis in der Biochemie ist die Entdeckung des Gens und seiner Rolle in der Übertragung der Information in der Zelle. Dieser Teil der Biochemie wird häufig molekulare Biologie genannt. In den 1950er Jahren waren James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin und Maurice Wilkins im Lösen der DNA-Struktur und Vorschlagen seiner Beziehung mit der genetischen Übertragung der Information instrumental. 1958 haben George Beadle und Edward Tatum den Nobelpreis für die Arbeit in Fungi erhalten zeigend, dass ein Gen ein Enzym erzeugt. 1988 war Colin Pitchfork die erste Person, die wegen des Mords mit DNA-Beweisen verurteilt ist, die zu Wachstum der Gerichtsmedizin geführt haben. Mehr kürzlich haben Andrew Z. Fire und Craig C. Mello den 2006-Nobelpreis erhalten, für die Rolle der RNS-Einmischung (RNAi) zu entdecken, indem sie des Genausdrucks zum Schweigen bringen.

Ausgangsmaterialien: die chemischen Elemente des Lebens

Ungefähr zwei Dutzende der 94 natürlich vorkommenden chemischen Elemente sind für verschiedene Arten des biologischen Lebens notwendig. Seltenste Elemente auf der Erde sind durch das Leben nicht erforderlich (Ausnahmen, die Selen und Jod sind), während einige allgemeine (Aluminium und Titan) nicht verwendet werden. Die meisten Organismen teilen Element-Bedürfnisse, aber es gibt einige Unterschiede zwischen Werken und Tieren. Zum Beispiel verwenden Ozeanalgen Brom, aber Landwerke und Tiere scheinen, niemanden zu brauchen. Alle Tiere verlangen Natrium, aber einige Werke tun nicht. Werke brauchen Bor und Silikon, aber Tiere können nicht (oder kann ultrakleine Beträge brauchen).

Gerade machen sechs Element-Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Kalzium und Phosphor - um fast 99 % der Masse eines menschlichen Körpers (sieh Zusammensetzung des menschlichen Körpers für eine ganze Liste). Zusätzlich zu den sechs Hauptelementen, die den grössten Teil des menschlichen Körpers zusammensetzen, verlangen Menschen kleinere Beträge vielleicht noch 18.

Biomolecules

Die vier Hauptklassen von Molekülen in der Biochemie sind Kohlenhydrate, lipids, Proteine und Nukleinsäuren. Viele biologische Moleküle sind Polymer: In dieser Fachsprache sind monomers relativ kleine Mikromoleküle, die zusammen verbunden werden, um große Makromoleküle zu schaffen, die als Polymer bekannt sind. Wenn monomers zusammen verbunden werden, um ein biologisches Polymer zu synthetisieren, erleben sie einen Prozess genannt Wasserentzug-Synthese. Verschiedene Makromoleküle können sich in größeren Komplexen versammeln, die häufig für die biologische Tätigkeit erforderlich sind.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate werden von monomers genannt Monosaccharid gemacht. Etwas von diesem Monosaccharid schließt Traubenzucker (CHO), fructose (CHO), und deoxyribose (CHO) ein. Wenn zwei Monosaccharid Wasserentzug-Synthese erlebt, wird Wasser erzeugt, weil zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoff-Atom von der hydroxyl Gruppe des zwei Monosaccharids verloren werden.

Lipids

Lipids werden gewöhnlich von einem Molekül des mit anderen Molekülen verbundenen Glyzerins gemacht. In triglycerides, der Hauptgruppe des Hauptteils lipids, gibt es ein Molekül des Glyzerins und der drei Fettsäuren. Fettsäuren werden als der monomer in diesem Fall betrachtet, und können (keine Doppelbindungen in der Kohlenstoff-Kette) oder ungesättigt (eine oder mehr Doppelbindungen in der Kohlenstoff-Kette) gesättigt werden.

Lipids, besonders phospholipids, werden auch in verschiedenen pharmazeutischen Produkten, irgendein als co-solubilisers (z.B, in parenteral Einführungen) oder als Rauschgift-Transportunternehmen-Bestandteile (z.B, in einem liposome oder transfersome) verwendet.

Proteine

Proteine sind sehr große Moleküle - macro-biopolymers - gemacht von monomers genannt Aminosäuren. Es gibt 20 Standardaminosäuren, jeder, eine carboxyl Gruppe, eine amino Gruppe und eine Seitenkette (bekannt als eine "R" Gruppe) enthaltend. Die "R" Gruppe ist, was jede Aminosäure verschieden macht, und die Eigenschaften der Seitenketten außerordentlich die gesamte dreidimensionale Angleichung eines Proteins beeinflussen. Wenn sich Aminosäuren verbinden, formen sie sich ein spezielles Band hat ein peptide Band durch die Wasserentzug-Synthese genannt, und werden Sie ein polypeptide oder Protein.

Um zu bestimmen, ob zwei Proteine verbunden sind, oder mit anderen Worten zu entscheiden, ob sie homolog sind oder nicht, verwenden Wissenschaftler Methoden des Folge-Vergleichs. Methoden wie Folge-Anordnungen und Strukturanordnungen sind starke Werkzeuge, die Wissenschaftlern helfen, Homologien zwischen zusammenhängenden Molekülen zu identifizieren.

Die Relevanz, Homologien unter Proteinen zu finden, übertrifft das Formen eines Entwicklungsmusters von Protein-Familien. Indem wir finden, wie ähnliche zwei Protein-Folgen sind, erwerben wir Kenntnisse über ihre Struktur und deshalb ihre Funktion.

Nukleinsäuren

Nukleinsäuren sind die Moleküle, die DNA, eine äußerst wichtige Substanz dass der ganze Zellorganismus-Gebrauch zusammensetzen, um ihre genetische Information zu versorgen. Die allgemeinsten Nukleinsäuren sind deoxyribonucleic Säure und Ribonukleinsäure. Ihre monomers werden nucleotides genannt. Die allgemeinsten nucleotides sind Adenin, cytosine, guanine, thymine, und uracil. Adenin bindet mit thymine und uracil; Thymine bindet nur mit dem Adenin; und cytosine und guanine können nur mit einander binden.

Kohlenhydrate

Die Funktion von Kohlenhydraten schließt Energielagerungs- und Versorgungsstruktur ein. Zucker ist Kohlenhydrate, aber nicht alle Kohlenhydrate sind Zucker. Es gibt mehr Kohlenhydrate auf der Erde als jeder andere bekannte Typ von biomolecule; sie werden verwendet, um Energie und genetische Information zu versorgen, sowie wichtige Rollen in der Zelle zu Zellwechselwirkungen und Kommunikationen zu spielen.

Monosaccharid

Der einfachste Typ von Kohlenhydrat ist ein Monosaccharid, das unter anderen Eigenschaften Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, größtenteils in einem Verhältnis 1:2:1 enthält (verallgemeinerte Formel CHO, wo n mindestens 3 ist). Traubenzucker, eines der wichtigsten Kohlenhydrate, ist ein Beispiel eines Monosaccharids. So ist fructose, der mit dem süßen Geschmack von Früchten allgemein vereinigte Zucker. Einige Kohlenhydrate (besonders nach der Kondensation zu oligo- und Polysaccharid) enthalten weniger Kohlenstoff hinsichtlich H und O, die noch in 2:1 (H:O) Verhältnis da sind. Monosaccharid kann in aldoses gruppiert werden (eine Aldehyd-Gruppe am Ende der Kette, z.B Traubenzucker habend), und ketoses (eine keto Gruppe in ihrer Kette habend; z.B fructose). Sowohl aldoses als auch ketoses kommen in einem Gleichgewicht vor (mit Kettenlängen von C4 anfangend), zyklische Formen. Diese werden durch die Band-Bildung zwischen einer der hydroxyl Gruppen der Zuckerkette mit dem Kohlenstoff des Aldehyds oder keto Gruppe erzeugt, um ein hemiacetal Band zu bilden. Das führt gesättigt fünf-membered (in furanoses) oder sechs-membered (in pyranoses) heterocyclic Ringe, die einen O als heteroatom enthalten.

Disaccharides

Zwei Monosaccharid kann mit der Wasserentzug-Synthese zusammengetroffen werden, in der ein Wasserstoffatom vom Ende eines Moleküls entfernt wird und eine hydroxyl Gruppe (-OH) vom anderen entfernt wird; die restlichen Rückstände werden dann an den Seiten beigefügt, von denen die Atome entfernt wurden. Der H-OH oder HO werden dann als ein Molekül von Wasser, folglich der Begriff Wasserentzug veröffentlicht. Das neue Molekül, aus zwei Monosaccharid bestehend, wird einen disaccharide genannt und wird zusammen durch einen glycosidic oder Äther-Band vereinigt. Die Rückreaktion kann auch mit einem Molekül von Wasser vorkommen, um einen disaccharide aufzuteilen und das glycosidic Band zu brechen; das ist genannte Hydrolyse. Der wohl bekannteste disaccharide ist Rohrzucker, gewöhnlicher Zucker (in wissenschaftlichen Zusammenhängen, genannt Tabellenzucker oder Rohrzucker, um es von anderem Zucker zu unterscheiden). Rohrzucker besteht aus einem Traubenzucker-Molekül, und ein fructose Molekül ist zusammengetroffen. Ein anderer wichtiger disaccharide ist Milchzucker, aus einem Traubenzucker-Molekül und einem galactose Molekül bestehend. Als der grösste Teil des Mensch-Alters, die Produktion von lactase, das Enzym dass hydrolyzes Milchzucker zurück in Traubenzucker und galactose, normalerweise Abnahmen. Das läuft auf lactase Mangel, auch genannt Milchzucker-Intoleranz hinaus.

Zuckerpolymer werden charakterisiert, indem sie das Reduzieren oder Nichtreduzieren von Enden gehabt wird. Ein abnehmendes Ende eines Kohlenhydrats ist ein Kohlenstoff-Atom, das im Gleichgewicht mit dem Aldehyd der offenen Kette oder der Keto-Form sein kann. Wenn das Verbinden von monomers an solch einem Kohlenstoff-Atom stattfindet, wird die freie hydroxy Gruppe des pyranose oder der Furanose-Form mit "OH Seitenkette" eines anderen Zuckers ausgetauscht, einen vollen acetal nachgebend. Das verhindert, sich der Kette zum Aldehyd zu öffnen, oder keto formen sich, und macht das modifizierte Rückstand-Nichtreduzieren. Milchzucker enthält ein abnehmendes Ende an seiner Traubenzucker-Hälfte, wohingegen die galactose Hälfte-Form ein voller acetal mit der C4-OH Gruppe von Traubenzucker. Saccharose hat kein abnehmendes Ende wegen der vollen acetal Bildung zwischen dem Aldehyd-Kohlenstoff von Traubenzucker (C1) und dem keto Kohlenstoff von fructose (C2).

Oligosaccharides und Polysaccharid

Wenn einige (ungefähr drei bis sechs) Monosaccharid wird zusammengetroffen, es einen oligosaccharide (oligo-Bedeutung von "wenigen") genannt wird. Diese Moleküle neigen dazu, als Anschreiber und Signale verwendet zu werden, sowie einen anderen Nutzen habend. Vieles Monosaccharid ist zusammengetroffen machen ein Polysaccharid. Sie können in einer langer geradliniger Kette zusammengetroffen werden, oder sie können verzweigt werden. Zwei des allgemeinsten Polysaccharids ist Zellulose und glycogen, beider, aus sich wiederholendem Traubenzucker monomers bestehend.

• Zellulose wird von Werken gemacht und ist ein wichtiger Strukturbestandteil ihrer Zellwände. Menschen können weder verfertigen noch es verdauen.
• Glycogen ist andererseits ein Tierkohlenhydrat; Menschen und andere Tiere verwenden es als eine Form der Energielagerung.

Gebrauch von Kohlenhydraten als eine Energiequelle

Traubenzucker ist die Hauptenergiequelle in den meisten Lebensformen. Zum Beispiel wird Polysaccharid unten in ihren monomers zerbrochen (glycogen phosphorylase entfernt Traubenzucker-Rückstände von glycogen). Disaccharides wie Milchzucker oder Rohrzucker werden in ihr zwei Teilmonosaccharid zerspaltet.

Glycolysis (anaerobic)

Traubenzucker ist hauptsächlich metabolized durch genannten glycolysis eines sehr wichtigen Zehn-Schritte-Pfads, dessen Nettoergebnis ist, ein Molekül von Traubenzucker in zwei Moleküle von pyruvate zu brechen; das erzeugt auch Nettozwei Moleküle von ATP, die Energiewährung von Zellen zusammen mit zwei abnehmenden Entsprechungen in der Form, NAD zu NADH umzuwandeln. Das verlangt Sauerstoff nicht; wenn kein Sauerstoff verfügbar ist (oder die Zelle Sauerstoff nicht verwenden kann), wird der NAD durch das Umwandeln des pyruvate wieder hergestellt um (Milchsäure) (z.B, in Menschen) oder zu Vinylalkohol plus das Kohlendioxyd (z.B, in der Hefe) Milch abzusondern. Anderes Monosaccharid wie galactose und fructose kann in Zwischenglieder des glycolytic Pfads umgewandelt werden.

Aerobic

In aerobic Zellen mit genügend Sauerstoff, als in den meisten menschlichen Zellen, ist der pyruvate weiter metabolized. Es wird zu Acetyl-CoA irreversibel umgewandelt, ein Kohlenstoff-Atom als das Abfallprodukt-Kohlendioxyd abgebend, ein anderes als NADH gleichwertiges Reduzieren erzeugend. Das zwei Molekül-Acetyl-CoA (von einem Molekül von Traubenzucker) geht dann in den sauren Zitronenzyklus ein, noch zwei Moleküle von ATP erzeugend, noch sechs NADH Moleküle und zwei haben (ubi) Chinon (über FADH als Enzym-gebundener cofactor) reduziert, und die restlichen Kohlenstoff-Atome als Kohlendioxyd veröffentlichend. Der erzeugte NADH und die quinol Moleküle fressen dann in die Enzym-Komplexe der Atmungskette, ein Elektrontransportsystem, das die Elektronen schließlich Sauerstoff überträgt und die veröffentlichte Energie in der Form eines Protonenanstiegs über eine Membran (innere mitochondrial Membran in eukaryotes) erhält. So wird Sauerstoff auf Wasser und die ursprünglichen Elektronenakzeptoren reduziert NAD und Chinon werden regeneriert. Das ist, warum Menschen Sauerstoff einatmen und Kohlendioxyd ausatmen. Die Energie, die davon veröffentlicht ist, die Elektronen von energiereichen Staaten in NADH und quinol zu übertragen, wird zuerst als Protonenanstieg erhalten und zu ATP über ATP synthase umgewandelt. Das erzeugt zusätzliche 28 Moleküle von ATP (24 von den 8 NADH + 4 von den 2 quinols), sich zu 32 Molekülen von ATP belaufend, der pro erniedrigten Traubenzucker (zwei von glycolysis + zwei vom Zitrat-Zyklus) erhalten ist. Es ist klar, dass das Verwenden von Sauerstoff, um Traubenzucker völlig zu oxidieren, einen Organismus mit viel mehr Energie zur Verfügung stellt als jede mit dem Sauerstoff unabhängige metabolische Eigenschaft, und, wie man denkt, das der Grund ist, warum kompliziertes Leben nur erschienen ist, nachdem die Atmosphäre der Erde große Beträge von Sauerstoff angesammelt hat.

Gluconeogenesis

In Wirbeltieren, kräftig Skelettmuskeln (während des Gewichthebens oder Sprintens, zum Beispiel) zusammenziehend, erhalten genug Sauerstoff nicht, um die Energienachfrage zu befriedigen, und so bewegen sie sich zum anaerobic Metabolismus, Traubenzucker umwandelnd, um Milch abzusondern. Die Leber regeneriert den Traubenzucker, das Verwenden eines Prozesses hat gluconeogenesis genannt. Dieser Prozess ist nicht ganz das Gegenteil von glycolysis, und verlangt wirklich dreimal den Betrag der Energie, die von glycolysis gewonnen ist (sechs Moleküle von ATP werden im Vergleich zu den zwei verwendet, die in glycolysis gewonnen sind). Analog den obengenannten Reaktionen kann der erzeugte Traubenzucker dann glycolysis in Geweben erleben, die Energie brauchen, als glycogen (oder Stärke in Werken) versorgt werden, oder zu anderem Monosaccharid umgewandelt oder in di - oder oligosaccharides angeschlossen werden. Die vereinigten Pfade von glycolysis während der Übung, der Überfahrt des Laktats über den Blutstrom zur Leber, nachfolgendem gluconeogenesis und Ausgabe von Traubenzucker in den Blutstrom werden den Zyklus von Cori genannt.

Proteine

Wie Kohlenhydrate führen einige Proteine größtenteils strukturelle Rollen durch. Zum Beispiel sind Bewegungen der Proteine actin und myosin schließlich für die Zusammenziehung des Skelettmuskels verantwortlich. Ein Eigentum, das viele Proteine haben, besteht darin, dass sie spezifisch zu einem bestimmten Molekül oder Klasse von Molekülen binden - können sie darin äußerst auswählend sein, was sie binden. Antikörper sind ein Beispiel von Proteinen, die einem spezifischem Typ des Moleküls anhaften. Tatsächlich ist die Enzym-verbundene Immunosorbent-Feinprobe (ELISA), der Antikörper verwendet, zurzeit einer der empfindlichsten Tests moderner Medizin-Gebrauch, um verschiedenen biomolecules zu entdecken. Wahrscheinlich sind die wichtigsten Proteine jedoch die Enzyme. Diese Moleküle erkennen spezifische Reaktionspartner-Moleküle genannt Substrate an; sie katalysieren dann die Reaktion zwischen ihnen. Durch das Senken der Aktivierungsenergie beschleunigt das Enzym diese Reaktion durch eine Rate 10 oder mehr: eine Reaktion, die normalerweise 3,000 Jahre übernehmen würde, um spontan zu vollenden, könnte weniger als eine Sekunde mit einem Enzym nehmen. Das Enzym selbst wird dabei nicht verbraucht und ist frei, dieselbe Reaktion mit einem neuen Satz von Substraten zu katalysieren. Mit verschiedenen Modifikatoren kann die Tätigkeit des Enzyms geregelt werden, Kontrolle der Biochemie der Zelle als Ganzes ermöglichend.

Hauptsächlich sind Proteine Ketten von Aminosäuren. Eine Aminosäure besteht aus einem zu vier Gruppen gebundenen Kohlenstoff-Atom. Man ist eine amino Gruppe,-NH, und man ist eine carboxylic saure Gruppe,-COOH (obwohl diese bestehen, weil-NH und - unter physiologischen Bedingungen GURREN). Das dritte ist ein einfaches Wasserstoffatom. Das vierte wird "-R" allgemein angezeigt und ist für jede Aminosäure verschieden. Es gibt zwanzig Standardaminosäuren. Einige von diesen haben Funktionen durch sich oder in einer modifizierten Form; zum Beispiel fungiert glutamate als ein wichtiger neurotransmitter.

Aminosäuren können über ein peptide Band zusammengetroffen werden. In dieser Wasserentzug-Synthese wird ein Wassermolekül entfernt, und das peptide Band verbindet den Stickstoff der amino Gruppe einer Aminosäure zum Kohlenstoff der carboxylic sauren Gruppe eines anderen. Das resultierende Molekül wird einen dipeptide genannt, und das kurze Strecken von Aminosäuren (gewöhnlich, weniger als dreißig) wird peptides oder polypeptides genannt. Längeres Strecken verdient die Titelproteine. Als ein Beispiel enthält das wichtige Blutserum-Protein-Albumin 585 Aminosäure-Rückstände.

Die Struktur von Proteinen wird in einer Hierarchie von vier Niveaus traditionell beschrieben. Die primäre Struktur eines Proteins besteht einfach aus seiner geradlinigen Folge von Aminosäuren; zum Beispiel, "alanine-glycine-tryptophan-serine-glutamate-asparagine-glycine-lysine-…". Sekundäre Struktur ist mit lokaler Morphologie (Morphologie beschäftigt, die die Studie der Struktur ist). Einige Kombinationen von Aminosäuren werden dazu neigen, sich in einer Rolle genannt einen α-helix zusammenzurollen, oder in eine Platte hat einen β-sheet genannt; ein α-helixes kann im Hämoglobin gesehen werden, das oben schematisch ist. Tertiäre Struktur ist die komplette dreidimensionale Gestalt des Proteins. Diese Gestalt wird durch die Folge von Aminosäuren bestimmt. Tatsächlich kann eine einzelne Änderung die komplette Struktur ändern. Die Alpha-Kette des Hämoglobins enthält 146 Aminosäure-Rückstände; der Ersatz des glutamate Rückstands an der Position 6 mit einem valine Rückstand ändert das Verhalten des Hämoglobins so viel, dass es auf Sichelzellenanämie hinausläuft. Schließlich ist Vierergruppe-Struktur mit der Struktur eines Proteins mit vielfachen peptide Subeinheiten wie Hämoglobin mit seinen vier Subeinheiten beschäftigt. Nicht alle Proteine haben mehr als eine Subeinheit.

Aufgenommene Proteine werden gewöhnlich in einzelne Aminosäuren oder dipeptides im Dünndarm zerbrochen, und dann absorbiert. Sie können dann zusammengetroffen werden, um neue Proteine zu machen. Zwischenprodukte von glycolysis, dem sauren Zitronenzyklus und dem pentose Phosphatpfad können verwendet werden, um alle zwanzig Aminosäuren zu machen, und die meisten Bakterien und Werke besitzen alle notwendigen Enzyme, um sie zu synthetisieren. Menschen und andere Säugetiere können jedoch nur Hälfte von ihnen synthetisieren. Sie können isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, und valine nicht synthetisieren. Das sind die wesentlichen Aminosäuren, da es notwendig ist, sie aufzunehmen. Säugetiere besitzen wirklich die Enzyme, um alanine, asparagine, aspartate, cysteine, glutamate, glutamine, glycine, Pro-Linie, serine, und tyrosine, die unwesentlichen Aminosäuren zu synthetisieren. Während sie arginine und histidine synthetisieren können, können sie nicht es in genügend Beträgen für junge, wachsende Tiere erzeugen, und so werden diese häufig als wesentliche Aminosäuren betrachtet.

Wenn die amino Gruppe von einer Aminosäure entfernt wird, lässt sie ein Kohlenstoffgerüst genannt eine α-keto Säure zurück. Enzyme haben gerufen transaminases kann die amino Gruppe von einer Aminosäure leicht übertragen (es eine α-keto Säure machend), zu einer anderen α-keto Säure (das Bilden davon eine Aminosäure). Das ist in der Biosynthese von Aminosäuren bezüglich vieler der Pfade wichtig, Zwischenglieder von anderen biochemischen Pfaden werden zum α-keto sauren Skelett umgewandelt, und dann wird eine amino Gruppe häufig über transamination hinzugefügt. Die Aminosäuren können dann zusammen verbunden werden, um ein Protein zu machen.

Ein ähnlicher Prozess wird verwendet, um Proteine zu brechen. Es ist der erste hydrolyzed in seine Teilaminosäuren. Freies Ammoniak (NH), vorhanden als das Ammonium-Ion (NH) im Blut, ist für Lebensformen toxisch. Eine passende Methode für excreting muss es deshalb bestehen. Verschiedene Strategien haben sich in verschiedenen Tieren abhängig von den Bedürfnissen der Tiere entwickelt. Einzellige Organismen veröffentlichen natürlich einfach das Ammoniak in die Umgebung. Ebenfalls kann knochiger Fisch das Ammoniak ins Wasser veröffentlichen, wo es schnell verdünnt wird. Im Allgemeinen wandeln Säugetiere das Ammoniak in den Harnstoff über den Harnstoff-Zyklus um.

Lipids

Der Begriff lipid umfasst eine verschiedene Reihe von Molekülen und ist einigermaßen ein Sammelplatz für relativ wasserunlösliche oder nichtpolare Zusammensetzungen des biologischen Ursprungs, einschließlich Wachse, Fettsäuren, Fettsäure hat phospholipids, sphingolipids, glycolipids, und terpenoids (z.B, retinoids und Steroiden) abgeleitet. Einige lipids sind geradlinige aliphatic Moleküle, während andere Ringstrukturen haben. Einige sind aromatisch, während andere nicht sind. Einige sind flexibel, während andere starr sind.

Die meisten lipids haben etwas polaren Charakter zusätzlich dazu, größtenteils nichtpolar zu sein. Im Allgemeinen ist der Hauptteil ihrer Struktur nichtpolar oder ("das Wasserfürchten") hydrophob, bedeutend, dass es gut mit polaren Lösungsmitteln wie Wasser nicht aufeinander wirkt. Ein anderer Teil ihrer Struktur ist polar oder ("Wasserlieben") wasserquellfähig und wird dazu neigen, mit polaren Lösungsmitteln wie Wasser zu verkehren. Das macht sie amphiphilic Moleküle (sowohl hydrophobe als auch wasserquellfähige Teile habend). Im Fall von Cholesterin ist die polare Gruppe ein bloßer - OH (hydroxyl oder Alkohol). Im Fall von phospholipids sind die polaren Gruppen beträchtlich größer und, wie beschrieben, unten mehr polar.

Lipids sind ein integraler Bestandteil unserer täglichen Diät. Die meisten Öle und Milchprodukte, die wir verwenden, um zu kochen und wie Butter, Käse, Ghee usw. zu essen, werden aus Fetten zusammengesetzt. Pflanzenöl ist an verschiedenen mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) reich. Das Lipid-Enthalten von Nahrungsmitteln erlebt Verzehren innerhalb des Körpers und wird in Fettsäuren und Glyzerin gebrochen, die die Enddegradierungsprodukte von Fetten und lipids sind.

Nukleinsäuren

Eine Nukleinsäure ist ein Komplex, hohes Molekulargewicht biochemisches Makromolekül, das aus nucleotide Ketten zusammengesetzt ist, die genetische Information befördern. Die allgemeinsten Nukleinsäuren sind deoxyribonucleic Säure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNS). Nukleinsäuren werden in allen lebenden Zellen und Viren gefunden. Beiseite vom genetischen Material der Zelle spielen Nukleinsäuren häufig eine Rolle als die zweiten Boten, sowie das Formen des Grundmoleküls für Adenosin triphosphate, das primäre in allen lebenden Organismen gefundene Energietransportunternehmen-Molekül.

Nukleinsäure, die wegen seines Vorherrschens in Zellkernen so genannt ist, ist der Gattungsname der Familie von biopolymers. Die monomers werden nucleotides genannt, und jeder besteht aus drei Bestandteilen: eine stickstoffhaltige Heterocyclic-Basis (entweder ein purine oder ein pyrimidine), ein pentose Zucker und eine Phosphatgruppe. Verschiedene Nukleinsäure-Typen unterscheiden sich im spezifischen in ihrer Kette gefundenen Zucker (z.B, DNA oder deoxyribonucleic Säure enthalten 2-deoxyriboses). Außerdem sind die stickstoffhaltigen in den zwei Nukleinsäuren möglichen Basen verschieden: Adenin, cytosine, und guanine kommen sowohl in der RNS als auch in DNA vor, während thymine nur in der DNA vorkommt und uracil in der RNS vorkommt.

Beziehung zu anderer "molekularer Skala" biologische Wissenschaften

Forscher in der Biochemie verwenden spezifischen Technik-Eingeborenen zur Biochemie, aber verbinden zunehmend diese mit Techniken und Ideen von der Genetik, molekularen Biologie und Biophysik. Es hat einen kompromisslosen zwischen diesen Disziplinen in Bezug auf den Inhalt und die Technik nie gegeben. Heute sind die Begriffe molekulare Biologie und Biochemie fast austauschbar. Die folgende Zahl ist ein schematischer, der eine mögliche Ansicht von der Beziehung zwischen den Feldern zeichnet:

• Biochemie ist die Studie der chemischen Substanzen und Lebensprozesse, die in lebenden Organismen vorkommen. Biochemiker konzentrieren sich schwer auf die Rolle, Funktion und Struktur von biomolecules. Die Studie der Chemie hinter biologischen Prozessen und der Synthese biologisch aktiver Moleküle ist Beispiele der Biochemie.
• Genetik ist die Studie der Wirkung von genetischen Unterschieden auf Organismen. Häufig kann das durch die Abwesenheit eines normalen Bestandteils (z.B, ein Gen) abgeleitet werden. Die Studie von "Mutanten" - Organismen mit einem geänderten Gen, das zum Organismus führt, der in Bezug auf den so genannten "wilden Typ" oder normalen Phänotyp verschieden ist. Genetische Wechselwirkungen (epistasis) können häufig einfache Interpretationen solchen "Knock-Outs" oder "Schlags - in" Studien verwechseln.
• Molekulare Biologie ist die Studie von molekularen Untermauerungen des Prozesses der Erwiderung, der Abschrift und der Übersetzung des genetischen Materials. Der Hauptlehrsatz der molekularen Biologie, wo genetisches Material in die RNS abgeschrieben und dann ins Protein übersetzt wird, trotz, ein grob vereinfachtes Bild der molekularen Biologie zu sein, stellt noch einen guten Startpunkt zur Verfügung, für das Feld zu verstehen. Dieses Bild erlebt jedoch Revision im Licht von erscheinenden neuartigen Rollen für die RNS.
• Chemische Biologie bemüht sich, neue Werkzeuge zu entwickeln, die auf kleinen Molekülen gestützt sind, die minimale Unruhe von biologischen Systemen während gebende ausführliche Auskunft über ihre Funktion erlauben. Weiter verwendet chemische Biologie biologische Systeme, um nichtnatürliche Hybriden zwischen biomolecules zu schaffen, und synthetische Geräte (hat zum Beispiel Virencapsids entleert, der Gentherapie oder Rauschgift-Moleküle liefern kann).

Siehe auch

Listen

• Liste von Biochemie-Themen
• Liste von Biochemikern
• Liste von biomolecules
• Liste von Genetikern & Biochemikern
• Liste der Nukleinsäure-Simulierungssoftware
• Wichtige Veröffentlichungen in der Biochemie (Chemie)

Zusammenhängende Themen

• Biologische Psychiatrie
• Biophysik
• Kohlenstoff-Chauvinismus
• Chemische Ökologie
• Rechenbetonter biomodeling
• Zahl der europäischen Gemeinschaft
• Hypothetische Typen der Biochemie
• Internationale Vereinigung der Biochemie und molekularen Biologie
• Metabolome
• Metabolomics
• Molekulare Biologie
• Molekulare Medizin
• Pflanzenbiochemie
• Strukturbiologie
• Stöchiometrie
• Kleines Molekül
• Tierärztlicher

Referenzen

a. Es sollte bemerkt werden, dass fructose nicht der einzige in Früchten gefundene Zucker ist. Traubenzucker und Rohrzucker werden auch in unterschiedlichen Mengen in verschiedenen Früchten gefunden, und überschreiten tatsächlich manchmal die Fructose-Gegenwart. Zum Beispiel sind 32 % des essbaren Teils des Datums Traubenzucker, im Vergleich zu 23.70 % fructose und 8.20-%-Rohrzucker. Jedoch enthalten Pfirsiche mehr Rohrzucker (6.66 %) als sie fructose (0.93 %) oder Traubenzucker tun (1.47 %).

Weiterführende Literatur

Außenverbindungen

• Die virtuelle Bibliothek der Biochemie- und Zellbiologie
• Biochemie, 5. Hrsg. Voller Text von Eisberg, Tymoczko, und Stryer, Höflichkeit von NCBI.
• Biochemie, 2. Hrsg. Voller Text von Garrett und Grisham.
• Biochemie-Zeichentrickfilm (Erzählte Blitz-Zeichentrickfilme.)
• SystemsX.ch - die schweizerische Initiative in der Systembiologie
• Biochemie Online-Mittel - Listen von Biochemie-Abteilungen, Websites, Zeitschriften, Büchern und Rezensionen, Arbeitsgelegenheiten und Ereignissen.