Definitie

zelfstandig naamwoord
plural: biomoleculen
bi-o-mol-e-cule, ˈbaɪoʊ ˈmɑləkjul
Een van de moleculen die door levende organismen worden geproduceerd

Details

Overzicht

In de natuur- en scheikunde, is een molecuul een elektrisch neutrale groep atomen die alleen in een vrije toestand kan bestaan terwijl de karakteristieke eigenschappen behouden blijven. De atomen waaruit het molecuul bestaat, kunnen van dezelfde soort zijn (zoals in het zuurstofmolecuul dat uit twee zuurstofatomen bestaat) of van verschillende soorten (zoals in het watermolecuul dat uit zuurstof en waterstof bestaat). In de biologie, met name in de biochemie, is een molecuul een term die minder strikt wordt gebruikt dat hij ook kan verwijzen naar elk minuscuul deeltje zoals geladen organische moleculen of naar stoffen (biomoleculen genoemd) die van nature in levende organismen worden geproduceerd en voorkomen, zoals eiwitten, koolhydraten, DNA, enz.

Soorten biomoleculen

Een biomolecuul verwijst naar elk molecuul dat wordt geproduceerd door levende organismen. Als zodanig zijn de meeste ervan organische moleculen. Tot de vier grote groepen biomoleculen behoren polysacchariden, aminozuren en eiwitten, nucleïnezuren (DNA en RNA), en lipiden die in levende organismen voorkomen en door levende organismen worden geproduceerd. Veel van de biomoleculen zijn dus polymeren. Een polymeer is een verbinding die bestaat uit verschillende zich herhalende eenheden (monomeren) of protomeren en die wordt geproduceerd door polymerisatie. De meeste van deze biomoleculen zijn organische verbindingen. Organisch” betekent dat zij in het algemeen koolstofatomen bevatten die covalent gebonden zijn aan andere atomen, met name koolstof-koolstof (C-C) en koolstof-waterstof (C-H). De vier belangrijkste elementbestanddelen zijn koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof.

Soorten biomoleculen

Een nucleïnezuur is een biomolecuul dat is opgebouwd uit monomere eenheden van nucleotiden. Elke nucleotide bestaat op zijn beurt uit fosforzuur, suiker (5-koolstof), en stikstofhoudende base. De nucleotideketens in een nucleïnezuur zijn verbonden door 3′-5′ fosfodiësterbindingen. Nucleïnezuren kunnen de vorm hebben van DNA- of RNA-moleculen die de genetische informatie bevatten die belangrijk is voor alle cellulaire functies en erfelijkheid. Omgekeerd is een nucleoside een biomolecuul dat wordt gevormd wanneer een nucleobase aan een ribose of een deoxyribose wordt gebonden. Voorbeelden zijn cytidine, uridine, adenosine, guanosine en thymidine. Nucleosiden die gefosforyleerd worden, worden nucleotiden. Behalve als structurele eenheid van nucleïnezuren, kunnen nucleotiden ook dienen als bron van chemische energie (b.v. adenosinetrifosfaat of ATP). Nucleotiden kunnen ook fungeren als cofactoren van sommige enzymatische reacties (b.v. flavin adenine dinucleotide of FAD, nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat of NADP).
DNA, of desoxyribonucleïnezuur, is een dubbelstrengs nucleïnezuur dat de genetische informatie van een levend wezen bevat. Het bestaat uit twee strengen die ineengedraaid een helix vormen. Elke streng bestaat afwisselend uit fosfaat en pentose suiker (2-deoxyribose), en aan de suiker is een stikstofhoudende base gehecht, die adenine, thymine, guanine of cytosine kan zijn. DNA is essentieel voor de celgroei, deling, en functie van een organisme.
RNA, of ribonucleïnezuur, is een nucleïnezuur dat over het algemeen enkelstrengs is, en bestaat uit zich herhalende nucleotide-eenheden van de ribose suiker, een fosfaatgroep, en een stikstofhoudende basis. Het bestaat uit een lange lineaire keten van nucleotiden waarbij elke nucleotide is opgebouwd uit een suiker, een fosfaatgroep en een stikstofhoudende base. Het verschilt van een DNA-molecuul in die zin dat de suikerruggengraat een ribose is (deoxyribose in DNA) en de basen zijn adenine, guanine, cytosine en uracil.
Zowel DNA als RNA zijn biopolymeren van zich herhalende eenheden van mononucleotiden en bestaan in wezen uit koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, en fosfor.

Soorten biomoleculen

Een eiwit is een biomolecuul dat bestaat uit aminozuren die met peptidebindingen aan elkaar zijn verbonden. Een aminozuur is een molecuul dat bestaat uit de basische aminogroep (NH2), de zure carboxylgroep (COOH), een waterstofatoom, en een organische zijgroep (R) die aan het koolstofatoom vastzit. Daarom heeft het de basisformule NH2CHRCOOH. Aminozuren worden ingedeeld naargelang zij niet-essentieel of essentieel zijn. Niet-essentiële (of onmisbare) aminozuren worden in het lichaam gesynthetiseerd. Essentiële (of onmisbare) aminozuren kunnen niet in het lichaam worden gesynthetiseerd en kunnen alleen via de voeding worden verkregen. Er zijn ongeveer honderd natuurlijke aminozuren geïdentificeerd. Twintig daarvan zijn betrokken bij de samenstelling van een proteïne. Eiwitten zijn essentieel omdat zij verschillende biologische functies vervullen: als structuurmateriaal (b.v. keratine), als enzymen, als transporteurs (b.v. hemoglobine), als antilichamen, of als regulatoren van genexpressie.

Soorten biomoleculen

Koolhydraten (suikers) zijn de meest voorkomende onder de grote klassen van biomoleculen. De meeste koolhydraten hebben de algemene formule: Cn (H2O) n, waaraan zij hun naam ontlenen, die hydraten van koolstof betekent. Niet alle koolhydraten volgen echter deze formule en wijken qua structuur enigszins af van deze regel. Chemisch gezien zijn het eenvoudige organische verbindingen die aldehyden of ketonen zijn met veel toegevoegde hydroxylgroepen, gewoonlijk op elk koolstofatoom dat geen deel uitmaakt van de functionele groep van het aldehyde of keton.
Saccharide is de structurele (monomere) eenheid van koolhydraten. Op basis van het aantal monomere eenheden kunnen koolhydraten monosacharide, disacharide, oligosacharide, of polysacharide zijn. Monosachariden zijn koolhydraten met slechts één enkelvoudige suiker. Voorbeelden zijn glucose, fructose en galactose. Zij zijn de meest fundamentele soort koolhydraten. Disachariden zijn koolhydraten die uit twee monosacharide-eenheden bestaan. Voorbeelden zijn sucrose, maltose en lactose. Oligosacchariden zijn koolhydraten die bestaan uit twee tot tien enkelvoudige monosaccharide-eenheden. Voorbeelden zijn raffinose, maltotriose en maltotetraose. Monosachariden met een groter aantal monosacharide-eenheden worden polysachariden genoemd. Voorbeelden zijn zetmeel, cellulose en glycogeen. Wanneer een polysaccharide uit monosaccharide-eenheden van hetzelfde type bestaat, wordt het een homopolysaccharide (of homoglycan) genoemd, terwijl een polysaccharide uit meer dan één type monosaccharide bestaat, wordt het heteropolysaccharide (of heteroglycan) genoemd.

Soorten biomoleculen

Lipiden zijn organische verbindingen die gemakkelijk oplosbaar zijn in apolaire oplosmiddelen (b.v. ether) maar niet in polaire oplosmiddelen (b.v. water). Hun belangrijkste biologische functies zijn energieopslag, structurele bestanddelen van celmembranen en celsignalering. In biologische membranen heeft de lipide component een hydrofiel hoofd dat een glycolipide, een fosfolipide, of een sterol (b.v. cholesterol) kan zijn en een hydrofobe staart.

Soorten biomoleculen

Andere biomoleculen zijn metabolieten en natuurlijke producten. Een metaboliet verwijst naar elke stof die door metabolisme of door een metabolisch proces wordt geproduceerd. Voorbeelden van metabolieten zijn alcoholen, aminozuren, antioxidanten, nucleotiden, organische zuren, vitaminen, polyos, alkaloïden, terpenoïden, enz. Natuurlijke producten omvatten biologisch afgeleide materialen, materialen op biologische basis, en lichaamsvloeistoffen.

Onderzoek

Moleculaire biologie en biochemie zijn twee deelgebieden van de biologie die biomoleculen en hun reacties bestuderen. De moleculaire biologie in het bijzonder bestudeert de structuur en de activiteit van macromoleculen die essentieel zijn voor het leven (en in het bijzonder met hun genetische rol). Het is de studie van de biologie op moleculair niveau, zoals de chemische eigenschappen van DNA. Biochemie is de studie van de structuur en functie van cellulaire componenten, zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden, nucleïnezuren, en andere biomoleculen, en van hun functies en transformaties tijdens levensprocessen.

Aanvullend

Etymologie

• Oudgrieks βίος (bíos, wat “leven” betekent)
• Frans molécule, van Nieuw Latijn molecula (“een molecuul”)

Synoniem

Afgeleide term

• biomoleculair (bijvoeglijk naamwoord, van, behorende tot, betrekking hebbende op, of kenmerkend voor een biomolecuul)

Verder lezen

Zie ook

• nucleïnezuur
• eiwit
• koolhydraat
• lipide
• molecuul