Biomolecuul

In de wereld van vandaag is Biomolecuul een onderwerp dat een ongekende relevantie heeft verworven. De impact ervan strekt zich uit tot alle gebieden van het dagelijks leven, van de politiek tot de populaire cultuur, via technologie en de samenleving. Met het verstrijken van de tijd is Biomolecuul een fenomeen geworden dat geen grenzen of barrières kent, omdat de invloed ervan alle soorten contexten en werkelijkheden doorkruist. In dit artikel zullen we de vele facetten van Biomolecuul diepgaand onderzoeken, waarbij we de implicaties en gevolgen ervan op verschillende gebieden van het dagelijks leven analyseren.

Deel van een serie artikelen over
Biochemie
Ruimtelijke structuur van cytochroom c
Ruimtelijke structuur van cytochroom c
Biomoleculen

Eiwit · Koolhydraat · Natuurproduct ·
Nucleïnezuur · Metaboliet · Lipide · Vitamine

Stofwisseling

Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme

Verwante onderwerpen

Bio-informatica · Enzymologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie

Portaal  Portaalicoon   Biologie
Driedimensionale structuur van myoglobine, een eiwit.

Een biomolecuul (biologisch molecuul) is een molecuul van een organische verbinding die van nature voorkomt in organismen, en die kan worden aangemaakt door deze organismen. Biomoleculen worden bestudeerd in de biochemie en de moleculaire biologie. Biomoleculen worden, samen met voedingsmineralen, door dieren en andere heterotrofe organismen als voedingsstoffen uit voedsel betrokken, waarna ze, bij dieren na spijsvertering, via de stofwisseling tot lichaamseigen biomoleculen worden geassimileerd. Planten assimileren hun biomoleculen vanuit anorganische grondstoffen, via fotosynthese en verdere assimilatie.

Voor organismen zijn biomoleculen essentieel om te leven en in leven te blijven. Voorbeelden van biomoleculen zijn: eiwitten, vetten, koolhydraten, vitaminen en nucleïnezuren. Grote biomoleculen zoals enzymen, glycogeen, hormonen, neurotransmitters en eiwitten in het algemeen, die in de cellen van het dierlijk organisme uit kleine biomoleculen zoals aminozuren, glucose, vetzuren, worden aangemaakt, noemt men in de dierfysiologie 'lichaamseigen stoffen'.

Biomoleculen kunnen chemisch, al naargelang de verschillende soorten, uiteindelijk worden herleid tot de elementen koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof en fosfor, eventueel verder aangevuld met kleine hoeveelheden andere chemische elementen: metalen en halogenen.[1] Metalen in bepaalde soorten eiwitten geven deze eiwitten hun specifieke functie. In de dierfysiologie is het eiwit hemoglobine hiervan een voorbeeld; in ieder molecuul hemoglobine is een ijzerion ingebouwd. Hemoglobine is het hoofdbestanddeel van de rode bloedcel, en kan zuurstof binden via het ijzer(kat)ion. Hierdoor kan zuurstof door het bloed van de longen naar de cellen in de verschillende weefsels vervoerd worden. Een voorbeeld uit de plantenfysiologie is het (met hemoglobine chemisch verwante) chlorofyl ('bladgroen'). In ieder chlorofyl-molecuul is een magnesiumion ingebouwd dat onontbeerlijk is voor de absorptie van zonlicht. Met de uit zonlicht opgenomen energie kan de fotosynthese, de vorming van glucose uit het anorganische water en koolstofdioxide, plaatsvinden.

Kleine biomoleculen

In de biochemie worden er vier soorten biomoleculen onderscheiden. Deze indeling is gebaseerd op hun functie in de cel, op gemeenschappelijke structuurformules of op overeenkomsten tussen de chemische bindingen van de verschillende soorten moleculen. Alle andere (grotere) biomoleculen worden door het organisme op basis van deze basismoleculen gevormd.

Overige kleine biomoleculen

Onder andere:

Biopolymeren

Zie Biopolymeer voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Biopolymeren (polymeren van biologische oorsprong) bestaan uit relatief eenvoudige, vele malen herhaalde eenheden (monomeren). Er zijn vier hoofdgroepen biopolymeren:

Eiwitten

Bijna alle levensprocessen en reacties in en rondom de cel worden begeleid door eiwitten. Transporteiwitten in het bloed vervoeren stoffen naar de cellen in de verschillende weefsels, enzymen zijn eiwitten die helpen bij het omzetten van stoffen in de cel, andere eiwitten zijn bouwmateriaal voor het cytoskelet, weer andere soorten produceren energie in de vorm van o.a. ATP. Eiwitten kunnen daarnaast, bij gebrek aan glucose, worden afgebroken voor energiewinning. Er zijn in de natuur honderdduizenden soorten eiwitten bekend. Verschillende eiwitten vormen samen ook complexe eiwitsystemen ten behoeve van ingewikkelde taken. Voorbeelden van dergelijke eiwitsystemen zijn het fotosysteem, waarin de lichtreacties in planten plaatsvinden, en het nuclear pore complex, dat zorgt voor transport vanuit en naar de celkern in de cellen van organismes.

Eiwitten worden door de cel zelf geproduceerd maar, aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, moeten door heterotrofe organismen worden opgenomen uit voedsel. Eiwitten kunnen naast aminozuren ook suikergroepen of fosforgroepen bevatten. De peptidebinding is specifiek voor eiwitten.

DNA

DNA of desoxyribonucleïnezuur is de bouwsteen van het genetisch materiaal in de cel (celkern). DNA is een zeer grote molecule, in de vorm van een dubbele helix, waarin nucleotiden op een precieze manier zijn gerangschikt. Deze rangschikking van nucleotiden vormen codes welke staan voor de aanmaak van eiwitten (eiwitsynthese).

Secundaire metabolieten

Secundaire metabolieten, waaronder de secundaire plantenstoffen, zijn biomoleculen die niet direct nodig zijn bij de primaire stofwisseling. Ze spelen een belangrijke rol, vaak omdat het gaat over biologisch werkzame stoffen. Voorbeelden zijn antibiotica, toxinen, gifstoffen, kleurstoffen, geurstoffen en andere signaalstoffen. Sommige van deze stoffen zijn van grote betekenis voor de mens.

Zie ook