biosynthetische

Biosynthetische processen verwijzen naar de biologische synthese van organische moleculen door levende cellen of door biotechnologische systemen. Ze starten met eenvoudige bouwstenen en energiebronnen en leiden tot complexe moleculen die essentieel zijn voor groei, communicatie, opslag van energie en beschermingsmechanismen van de cel.

Enzymen fungeren als chemische katalysatoren die specifieke reacties mogelijk maken, vaak met behulp van cofactoren zoals ATP en NADPH. De biosynthese verloopt via metabole paden die in verschillende cellen plaatsvinden, bijvoorbeeld in het cytosol, mitochondriën of chloroplasten, met gecontroleerde flux en regelkringen.

Belangrijke biosyntheseroutes omvatten aminozuur-, nucleotide-, lipide- en koolhydraatbiosynthese, maar ook de productie van secundaire metabolieten zoals alkaloïden, terpenen en polyketiden. Deze routes leveren bouwstenen voor organismen en dragen bij aan interacties met het milieu en met andere organismen.

Regulatie gebeurt op meerdere niveaus: genexpressie, enzymactiviteit via allostere feedback en compartimentalisatie. Organismen kunnen de flux door paden aanpassen aan beschikbare voeding, stress of ontwikkelingsstadium, waardoor de niveaus van eindproducten worden geregeld.

In de industrie wordt biosynthese ingezet om waardevolle verbindingen te produceren. Door metabole engineering en fermentatietechnieken kunnen celculturen fungeren als productiefabrieken voor geneesmiddelen, biobrandstoffen, aroma’s, smaken en biopolymeren, vaak met duurzamere routes dan traditionele chemische synthese.

Uitdagingen omvatten onder meer beperkte yields, complexiteit van regulatie, productopruiming en veiligheids- en regelgevingszorgen bij genetisch gemodificeerde organismen.