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Lexikon der Biologie: Biochemie

Biochemie w[von *bio –, Chemie], biologische Chemie, physiologische Chemie, eine Forschungsrichtung, die sich mit der Struktur, der Synthese und dem Zusammenwirken von Molekülen beschäftigt, die Lebewesen (Leben) aufbauen (Biomoleküle, Biopolymere). Biochemie ist eine Grenzwissenschaft zwischen Biologie, Chemie und Medizin; eine Abgrenzung zu anderen Forschungsrichtungen, wie z. B. der molekularen Zellbiologie (Cytologie), Pflanzenphysiologie und Tierphysiologie, Neurochemie, Pharmakologie oder besonders der Molekularbiologie (s. u.), ist nur schwer möglich. Neben der Ermittlung von Struktur und Funktion einzelner Moleküle oder supramolekularer Strukturen werden heutzutage besonders chemische Prozesse des Zellgeschehens (Zelle) untersucht. Hierzu zählen der Baustoffwechsel, Energiestoffwechsel und deren Zyklen (Stoffwechsel). Die biochemische Forschung erstreckt sich von der Reinigung und Analyse von Biomolekülen bis zur in-vitro-Rekonstitution von funktionierenden Teilsystemen aus gereinigten Komponenten. Besonderes Augenmerk gilt weiterhin der Regulation von Stoffwechselzyklen durch Zwischen- oder Endprodukte oder durch Hormone. Die Biochemie der Nucleinsäuren, die Transkription und Translation und deren zeitliche, räumliche, gewebe- und organspezifische Regulation (Genregulation) hat sich inzwischen in einem eigenständigen Forschungszweig, der Molekularbiologie, verselbständigt. – Die Biochemie bedient sich chemischer und chemisch-physikalischer Methoden, die den gezielten Fragestellungen angepaßt werden. Durch die Entwicklung neuer und die Weiterentwicklung bewährter Techniken, wie z. B. der Nucleinsäure- und Protein-Sequenzierung, der Polymerase-Kettenreaktion und hochspezifischer Chromatographie, konnte ein enormer Wissenszuwachs erreicht werden. Die Entwicklung spezifischer Nachweissysteme unter Verwendung von Antikörpern (Immunassays, monoklonale Antikörper) oder Enzymen (ELISA), die Verfeinerung radioaktiver und Entwicklung nichtradioaktiver Detektionssysteme ermöglichen zunehmend detailliertere biochemische Analysen. Dies zeigt sich auch in der Anwendung solcher Systeme in Form von Biosensoren und Biochips. In den letzten Jahren hat die Strukturaufklärung von Proteinen wesentlich an Bedeutung gewonnen und zum Verständnis grundlegender biochemischer Reaktionsmechanismen beigetragen. Vielfach aufgedeckte Zusammenhänge zwischen Sequenzmotiven und Struktur erlauben die Strukturvorhersage von Nucleinsäuren und Proteinen und sind Voraussetzung für Verfahren zum protein engineering und molecular modeling. Die Erfassung und Analyse der immer größeren Datenflut läßt sich nur noch unter Einsatz leistungsfähiger Computer und über das Internet zugänglicher Datenbanken bewältigen (Bioinformatik). Die Bedeutung der Biochemie spiegelt sich auch in der Vielzahl der Nobelpreise wider, die an Biochemiker verliehen wurden. Biochemie (Geschichte der), Biomarker, Biophysik, Biotechnologie, blotting-Techniken, forensische Biochemie, Gentechnologie, molekulare Genetik, Sequenz-alignment, Struktur-Funktion-Beziehung.

U.M./M.B.

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