Subject   : 生化学(biochemistry)

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 生化学(biochemistry)
生化学は生命現象を化学的に研究する生物学または化学の一分野である。 生物化学〈せいぶつかがく、biological chemistry〉とも言う。 物質的観点で生命現象をとらえるならば、生体は多種多様な有機化学物質の 集合体であるばかりでなく、それらの化学物質は相互に連携し、調和が とれた物質の独立した再生生産システムを形成している。
すなわち、生体物質の変化『代謝』を司る主体も生体物質であるばかりではなく、それら主体となる物質の構造情報『遺伝物質』や 製造プロセス『たんぱく質合成系』も生体物質で構成されている。あるいは物理化学的な平衡では自然には生じないような生体物質を生産する為の多段階の反応経路『代謝経路』とその原動力となる化学ポテンシャルを生産する仕組み『エネルギー代謝』や遺伝物質を複製することで自己増殖してゆく仕組みなど、緻密で繊細な化学物質システムが構築されている。

生体物質(Biomolecule)は、生物の体内に存在する化学物質の総称。
生体を構成する基本材料である生体高分子 (核酸、タンパク質、多糖)や、これらの構成要素である ヌクレオチドやヌクレオシド、アミノ酸、各種の糖など、ならびに脂質やビタミン、ホルモンなどを指す。炭素と水素を中心に、窒素・酸素・リン・硫黄を構成元素とする物が多い。また、ヘモグロビンや葉緑素など、金属元素を含むものも存在する。
生体物質は食餌として取り込まれた物質が異化作用あるいは同化作用の結果として新たに生体内で産生されると共に、何かしらの生物学的機能・意義を有している。生体物質の変異流転を研究する学問領域が生化学であり、生体物質の生物学的機能を研究する学問領域が分子生物学である。

生化学の研究対象は生体物質全般であるが、中でもタンパク質、核酸、糖質など生体由来の高分子は生化学システムを構成する主役であり、今日でも生化学研究の重要な研究対象の源泉である。また、生体膜の主成分である脂質は細胞および細胞内器官を形成するだけでなく生体物質間の情報伝達の役割も果たしており、生化学の研究対象としても重要である。
生化学が研究対象とする生化学プロセスは大きく二つに分けるならば、物質代謝と遺伝子発現である。前者は今日でも生化学の分野であるが、後者は1980年代以降急速な進展により 分子生物学あるいは分子遺伝学といった一大学問領域を形成している。
生体内の物質代謝のほとんどには酵素の関与が見られる。逆に酵素が有する基質特異性により、代謝反応の各段階にはそれぞれ固有の酵素が関連しているので物質代謝を研究することは裏返して見るならば酵素を研究することでもある。酵素タンバク質の発現や化学物質を介した情報伝達システムによる酵素機能の調節は分子生物学でも研究される。

生化学はクロマトグラフィーやX線回折、NMR分光法、放射性同位体標識、電子顕微鏡法、分子動力学シミュレーションなどの新技術の発展と共に著しい前進を見た。これらの技術は多くの生体分子や細胞の代謝経路(解糖系やクレブス回路など)の発見や詳細にわたる分析を可能にした。現代生化学研究で最も多産な科学者の一人にハンス・クレブスがおり、代謝の研究に非常に大きな貢献を残した。クレブスは尿素回路や、後にハンス・コーンバーグと共同でクエン酸回路(クレブス回路)やグリオキシル酸回路を発見した。
今日、生化学の研究結果は、遺伝学から分子生物学に至るまで、また農学から医学に至るまで多くの分野で応用されている。

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