Das Zusammenwirken von Biologie und Chemie

Die modernen Naturwissenschaften erforschen und beschreiben häufig gleiche Objekte aus unterschiedlichem Blickwinkel. So können beispielsweise bestimmte Lebenserscheinungen aus chemischer und biologischer Sicht erforscht werden. Die Naturwissenschaften haben einen Objektbereich – nämlich die Natur . Zur Natur zählen alle materiellen Gegenstände, Strukturen und Prozesse in der unendlichen Mannigfaltigkeit ihrer Erscheinungsformen. Problematisch bzw. fast unmöglich hierbei gestaltet sich mittlerweile eine klare Abgrenzung dieser Wissenschaftsbereiche. So erfolgt zwar eine Schwerpunktsetzung und die Herausstellung eines Hauptuntersuchungsfelds, jedoch werden immer mehr (und das auch gewünscht) inhaltliche und methodische Überschneidungen existieren.
Für die Biologie ist z. B. die Frage von Interesse, wie ein Fisch an die Lebensbedingungen im Wasser angepasst ist oder welche Nahrung er aufnimmt. Eine chemische Fragestellung wäre die nach der Qualität des Wasser und seiner Zusammensetzung.

Schon die Frage nach der Entstehung des Lebens lässt die Wissenschaften Biologie und Chemie untrennbar zusammenrücken.
STANLEY LLOYD MILLER (1930-2007) simulierte in einer Experimentalanordnung die vermutete Zusammensetzung der Erd-Uratmosphäre, indem er Wasserstoff mit Methan, Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdioxid und Ammoniak mischte und in dieses Gemisch elektrische Funkenentladungen („Blitze“) einschlagen ließ. Die dabei entstandenen Gase wurden in einer wässrigen Phase aufgefangen. Nach mehreren Versuchszyklen konnten Ameisensäure, Essigsäure, Harnstoff und Aminosäuren – einfache Bausteine des Lebens – nachgewiesen werden. Damit war bewiesen, dass unter Bedingungen, wie sie auf der Urerde geherrscht haben könnten, Bausteine des Lebens entstehen konnten.
Neben Kohlenstoff sind nur wenige Elemente des Periodensystems, wie z. B. Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel, in organischen Verbindungen vertreten. Sie dienen als Baustoffe für Lebewesen: Kohlenhydrate, Proteine, Nucleinsäuren, Lipide und einige andere.
In der Biochemie sind Biologie und Chemie besonders stark miteinander verknüpft.

Biochemie

Nach der wissenschaftlichen Fundierung der Chemie am Ende des 19. Jahrhunderts begann sich sehr schnell die Brückendisziplin Biochemie zu entwickeln, die ursprünglich mit den Methoden der Chemie die Zusammensetzung und Funktion von Lebewesen bzw. Teilen derselben untersuchte. Zunächst war die Biochemie weitgehend identisch mit Naturstoffchemie und organischer Chemie, später rückten Stoffwechselvorgänge in den Blickpunkt des Interesses.
Durch die Möglichkeit, Naturstoffe zu isolieren und ihre Struktur aufzuklären, schließlich sogar synthetisch nachzubilden, gelang es immer besser, Stoffwechselwege in Organismen chemisch zu verstehen. Im Stoff- und Energiewechsel vollziehen sich vielfältige biochemische Reaktionen. Es erfolgen Stoffaufbau, Umbau und Abbau. Sir HANS ADOLF KREBS (1900-1981) klärte so entscheidende Stoffwechselzyklen, wie den Harnstoffzyklus (1932) und – zusammen mit anderen Biochemikern – den Citronensäurezyklus auf.