Molekulare Biochemie ist das Studium der Funktionen lebender Organismen. Es konzentriert sich insbesondere auf die chemischen Prozesse, die an der Struktur und Aktivität von Organismen auf molekularer Ebene beteiligt sind. Personen, die molekulare Biochemie studieren, konzentrieren sich stark auf die biochemische Erforschung von Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten und Nukleinsäuren, die in verschiedenen Kombinationen dieser Moleküle vorkommen.
Moleküle können sehr groß und komplex sein und sich zu großen Einheiten zusammenfügen, die als Polymere bekannt sind. Diese Makromoleküle verwenden sich wiederholende Struktureinheiten, die durch die gemeinsame Nutzung eines Elektrons verbunden sind. Dieser Vorgang wird als kovalente chemische Bindung bezeichnet. Polymere werden dann in Untereinheiten, sogenannte Monomere, zerlegt. Das gebräuchlichste dieser Monomere ist Glukose, die sich zu Zellulose und Stärke verbindet. Ein weiteres übliches Polymer ist Protein, das aus Aminosäuren besteht. Molekularbiochemiker arbeiten daran, die Struktur dieser Monomere und ihre umfassendere Bildung von Polymeren sowie ihre Funktionsweise und Interaktion innerhalb eines Organismus zu verstehen.
Einer der wichtigsten Aspekte der Molekularbiologie ist es, die chemischen Eigenschaften der Moleküle zu verstehen. Der Zellstoffwechsel ist ein Beispiel für die Forschung mit molekularer Biochemie. Chemische Reaktionen treten in allen lebenden Organismen auf und werden zur Aufrechterhaltung des Lebens benötigt. Die verschiedenen Prozesse innerhalb der Zelle sind für die Fortpflanzung, den Strukturerhalt und die autonome Reaktion auf Reize verantwortlich. Molekulare Biochemiker untersuchen die beiden Hauptkategorien des Stoffwechsels: Katabolismus und Anabolismus. Katabolismus ist der Prozess, bei dem Materie abgebaut und Energie bei der Zellatmung gewonnen wird. Anabolismus verwendet die Energie, um die verschiedenen Komponenten innerhalb einer Zelle aufzubauen.
Über die lebenden Strukturen von Molekülen hinaus untersucht die molekulare Biochemie auch Viren. Viren können sich nur in der Zelle eines Wirts vermehren, was sie zu einer Pseudo-Lebensform macht. Diese Einheiten können verschiedene Teile von Molekülen beeinflussen und alles von der Proteinsynthese bis zum Zellmembrantransport beeinflussen. Alle Arten von Organismen, Pflanzen oder Tiere, können mit Viren infiziert werden. Molekulare Biochemiker haben weltweit über 5,000 Arten von Viren in fast jedem erdenklichen Ökosystem identifiziert. Der Zweig der molekularen Biochemie, der diese Organismen untersucht, wird als Virologie bezeichnet.
Die molekulare Biochemie begann Anfang des 1800. Jahrhunderts mit Friedrich Wohler. Er veröffentlichte 1828 eine Veröffentlichung, die bewies, dass die organische Verbindung des Harnstoffs synthetisiert werden kann. Es folgte 1833 die Entdeckung des Enzyms Amylase, das Zucker abbaut, durch Anselme Payen. Amylase war das erste Enzym, das identifiziert wurde und zeigte, dass verschiedene Substanzen innerhalb des Moleküls für unterschiedliche Wirkungen verantwortlich sind. In den nächsten Jahrzehnten wurden Studien fortgesetzt, die neue Konzepte wie DNA in den Vordergrund rückten. Die molekulare Biochemie ist heute einer der wichtigsten Aspekte im weiteren Verständnis der Bausteine des Lebens.