Dieren zijn er in allerlei soorten en maten. De grootste dieren – zoals bijvoorbeeld de blauwe vinvis – kunnen wel 30 meter lang worden. Met het blote oog kun je nog net vlooien en andere insectjes zien, die nog kleiner zijn dan een millimeter. Maar daar houdt het niet op. Bacteriën zijn nog veel kleiner: ze bestaan slechts uit één levende cel. Kleiner dan dat kan een organisme niet zijn. En als we nog verder inzoomen? Dan zien we dat in de cellen van organismen allerlei processen plaatsvinden die we zelfs met een microscoop niet kunnen waarnemen. Dan hebben we het over het ‘leven’ van moleculen.
Het menselijk lichaam
Het lichaam van een mens bestaat uit meer dan 10.000.000.000.000 cellen. In die cellen gebeurt een heleboel. Voortdurend gaan allerlei stoffen de cel in en uit. Voedingsstoffen worden verbrand. Eiwitten worden aangemaakt. Een cel kun je eigenlijk zien als een heel klein, maar heel ingewikkeld fabriekje. In een cel komen honderden verschillende soorten moleculen voor. Sommige van die moleculen zijn erg bijzonder. Hieronder staan drie voorbeelden.
In een cel vinden allerlei chemische processen plaats. Voedingsstoffen worden verbrand. Er worden bouwstoffen aangemaakt. De meeste van deze processen verlopen niet vanzelf. Daar zijn meestal hulpstoffen bij nodig, zoals enzymen. Enzymen zijn moleculen die chemische processen in gang zetten. Of sneller laten verlopen. Er zijn enzymen die een ander molecuul splitsen in twee delen. Er zijn ook enzymen die juist het omgekeerde doen en twee moleculen samenvoegen tot één, groter molecuul. Enzymen zijn eigenlijk een soort gereedschapjes in de cel. Een cel heeft vaak honderden verschillende enzymen. Voor ieder proces is namelijk een ander enzym nodig.
Een schematische tekening van een enzym in actie: dit is een voorbeeld van een enzym dat een stof in tweeën splitst.bewerkt naar: Wikipedia
Om iedere cel zit een dun vliesje: het celmembraan. Maar hoe komen voedingsstoffen dan de cel binnen? En hoe raakt de cel zijn afvalstoffen kwijt? Sommige kleine moleculen, zoals zuurstof, kunnen het celmembraan gewoon passeren. Maar dat geldt niet voor de meeste andere stoffen. Daar heeft de cel een oplossing voor. In het celmembraan liggen namelijk een heleboel kleine kanaaltjes. Zo’n kanaaltje is eigenlijk een eiwit, dat van binnen hol is. Stoffen kunnen dus, door het eiwit heen, van de ene naar de andere kant van het celmembraan. Sommige kanaaltjes kunnen ook open gezet en dicht gedaan worden. Zo kan de cel zelf bepalen welke stoffen er in en uit gaan.
Een eiwitkanaaltje in het celmembraan haalt stoffen de cel binnen. Bewerkt naar: NIAAA (www.niaaa.nih.gov)
Je lichaam heeft voortdurend energie nodig. Om enzymen te maken, of om te bewegen. Die energie zit opgeslagen in ATP-moleculen. ATP-moleculen zijn een soort batterijtjes, die los in de cel zweven. Als zo’n batterijtje op is, dan noem je het ADP. Bij het verbranden van voedingsstoffen worden de batterijtjes weer opgeladen. Dan verandert ADP dus weer in ATP.
Een schematische tekening van ATP naar ADP en weer terug.
Klein
Een menselijke cel is ongeveer 10 micrometer groot. Een micrometer is éénduizendste (1/1000e) millimeter. De bijzondere moleculen die hierboven worden genoemd zijn meestal niet groter dan enkele nanometers. Een nanometer is weer éénduizendste van een micrometer. Het gaat hier dus echt om nanobiologie: de biologie van het allerkleinste.