Biochemie
Inleiding
Relevantie biochemie
• Gezondheid volgens WHO:
• complete fysieke, mentale en sociale welgesteldheid
• Niet enkel afwezigheid van ziekte of invaliditeit
• Ziekte is een verstoring van de balans of homeostase: processen zijn nauw
gebalanceerd → biochemie is de wetenschap achter de processen die deze
balans handhaven.
PSE
• Essentiële bouwstenen : 6 moleculen die de overgrote meerderheid van
biochemische processen vormen : H, C, N, O, P, S
• H en C : hebben dezelfde elektronegativiteit → vormen een neutrale
afsluiting
• O en S : relatief sterke elektronegativiteit → zuigen elektronen naar zich
toe en krijgen hierdoor een negatieve lading
• N en P : middelmatige elektronegativiteit + hebben 1 elektronenpaar
waardoor ze kunnen deelnemen aan een p-wolk → dit zorgt voor een
elektronenverspreiding
• Trace – elementen : Co, Cu, Zn, I
• Nog andere : Na, Mg, K, Ca, Fe, Cl
Metabole processen
= zijn chemische reacties in het lichaam die stoffen omzetten (conversie) naar
essentiële bouwstenen (en in energie) → deze bouwstenen worden gebruikt voor groei,
reproductie en homeostase
→ voor productie van deze laatste en voor stabiliteit heb je energie nodig
→ energie : ATP en reducerend vermogen NAD+ en NADH
Biomoleculen : 2 categorieën
1) micromoleculen vb. water, ionen, aminozuren, organische zuren, koolhydraat,
baseparen
2) macromoleculen : ontstaan door polymerisatie vb. koolhydraten, lipiden, eiwitten,
nucleïnezuren
,Water
• 70 % van de massa in een organisme
• 2x waterstof + zuurstof
• Zuurstof als elektronacceptor
• Waterstof als elektrondonor
• = dipoolmoment
• 2 vrije elektronparen
• Polariteit laat structuur toe
• Waterstofbrug
• Oplosbaarheid ionen : watermoleculen omringen ionen en vormen
hydratatielaag
• Interactie met biomolecules
• Polaire molecules: hydrofiel
• Apolaire molecules: hydrofoob
Interacties
• Tussen polaire moleculen : ion-dipool interactie en dipool-dipool interactie
• Van der waals interactie (apolair of polair maakt niet uit)
Relevant : celmembranen , huid, DNA , proteïnen
,Basismodel : vetrekken bij substraat A om naar D te komen → tussenreacties door
enzymen
metabole aandoening : vb. B kan niet omgezet worden naar C dus wordt omgezet in
toxische E
Enzymen
moleculen blijven vrij wel stabiel in hun normale omgeving : reageren heel traag met
omgeving
→ reageren veel sneller in een biologisch reactievat
enzymen versnellen omzetting substraat naar product zonder zelf opgebruikt te worden
(katalyseren)
chemische reacties
- enthalpie : warmte die erbij komt of weggaat
- entropie : maat van verspreiding van energie
- gibbs vrije energie : energie beschikbaar voor processen
- Negatieve ∆ G: netto verlies van energie
→ spontaan = exergoon
- Positieve ∆ G: netto toename van energie
→ niet spontaan = endergoon
- ∆ G ± 0: evenwicht tussen substraat & product
- Spontaan wil niet perse zeggen dat de reactie snel verloop
transitietoestand/energetische drempel bereiken
→ het kost eerst energie voordat een reactie kan
doorgaan = activatie-energie
→ enzym verlaagt deze activatie energie
- ES = enzym-substraatcomplex
- EP = enzym-productcomplex
, Katalyse van endergene reacties
Enzymen spelen een cruciale rol in het faciliteren van zowel exergone als endergone
reacties
→ exergone reacties geven energie vrij en verlopen spontaan, wat betekent dat ze van
nature energie leveren voor andere processen
→ endergone reacties, die energie vereisen om te verlopen, zouden normaal gesproken
niet spontaan plaatsvinden.
→ enzymen faciliteren de conversie van substraten in producten door de
activeringsenergie te verlagen
→ dit versnelt niet alleen exergone reacties, maar ook de endergone reacties die
energie nodig hebben.
→enzymen zorgen ervoor dat de energie uit de exergone reactie gebruikt wordt om de
endergone reactie te laten doorgaan.
=> deze combinatie van reacties maakt de paradoxale beweging mogelijk, waarbij een
endergone reactie toch kan plaatsvinden, ondanks dat deze tegen Gibbs vrije energie
in zou moeten gaan = dit gebeurt door de energie uit de exergone reactie die de
noodzakelijke energie voor de endergone reactie levert.
Dit proces resulteert in een totale stijging in entropie, wat betekent dat er meer
wanorde wordt gecreëerd, vaak in de vorm van warmte die wordt vrijgegeven.
ATP
ATP is een hoog energetische binding door de 3 negatief geladen fosfaatgroepen wat dit
een onstabiele binding maakt → wordt gestabiliseerd door Mg2+
ATP kan energie vrijgeven door af te breken in ADP en een fosfaatgroep = hydrolyse
→ energie wordt gebruikt voor fosforylatie en katalytische reacties
homeostase : massieve consumptie ATP voor handhaven balans dus massieve
Inleiding
Relevantie biochemie
• Gezondheid volgens WHO:
• complete fysieke, mentale en sociale welgesteldheid
• Niet enkel afwezigheid van ziekte of invaliditeit
• Ziekte is een verstoring van de balans of homeostase: processen zijn nauw
gebalanceerd → biochemie is de wetenschap achter de processen die deze
balans handhaven.
PSE
• Essentiële bouwstenen : 6 moleculen die de overgrote meerderheid van
biochemische processen vormen : H, C, N, O, P, S
• H en C : hebben dezelfde elektronegativiteit → vormen een neutrale
afsluiting
• O en S : relatief sterke elektronegativiteit → zuigen elektronen naar zich
toe en krijgen hierdoor een negatieve lading
• N en P : middelmatige elektronegativiteit + hebben 1 elektronenpaar
waardoor ze kunnen deelnemen aan een p-wolk → dit zorgt voor een
elektronenverspreiding
• Trace – elementen : Co, Cu, Zn, I
• Nog andere : Na, Mg, K, Ca, Fe, Cl
Metabole processen
= zijn chemische reacties in het lichaam die stoffen omzetten (conversie) naar
essentiële bouwstenen (en in energie) → deze bouwstenen worden gebruikt voor groei,
reproductie en homeostase
→ voor productie van deze laatste en voor stabiliteit heb je energie nodig
→ energie : ATP en reducerend vermogen NAD+ en NADH
Biomoleculen : 2 categorieën
1) micromoleculen vb. water, ionen, aminozuren, organische zuren, koolhydraat,
baseparen
2) macromoleculen : ontstaan door polymerisatie vb. koolhydraten, lipiden, eiwitten,
nucleïnezuren
,Water
• 70 % van de massa in een organisme
• 2x waterstof + zuurstof
• Zuurstof als elektronacceptor
• Waterstof als elektrondonor
• = dipoolmoment
• 2 vrije elektronparen
• Polariteit laat structuur toe
• Waterstofbrug
• Oplosbaarheid ionen : watermoleculen omringen ionen en vormen
hydratatielaag
• Interactie met biomolecules
• Polaire molecules: hydrofiel
• Apolaire molecules: hydrofoob
Interacties
• Tussen polaire moleculen : ion-dipool interactie en dipool-dipool interactie
• Van der waals interactie (apolair of polair maakt niet uit)
Relevant : celmembranen , huid, DNA , proteïnen
,Basismodel : vetrekken bij substraat A om naar D te komen → tussenreacties door
enzymen
metabole aandoening : vb. B kan niet omgezet worden naar C dus wordt omgezet in
toxische E
Enzymen
moleculen blijven vrij wel stabiel in hun normale omgeving : reageren heel traag met
omgeving
→ reageren veel sneller in een biologisch reactievat
enzymen versnellen omzetting substraat naar product zonder zelf opgebruikt te worden
(katalyseren)
chemische reacties
- enthalpie : warmte die erbij komt of weggaat
- entropie : maat van verspreiding van energie
- gibbs vrije energie : energie beschikbaar voor processen
- Negatieve ∆ G: netto verlies van energie
→ spontaan = exergoon
- Positieve ∆ G: netto toename van energie
→ niet spontaan = endergoon
- ∆ G ± 0: evenwicht tussen substraat & product
- Spontaan wil niet perse zeggen dat de reactie snel verloop
transitietoestand/energetische drempel bereiken
→ het kost eerst energie voordat een reactie kan
doorgaan = activatie-energie
→ enzym verlaagt deze activatie energie
- ES = enzym-substraatcomplex
- EP = enzym-productcomplex
, Katalyse van endergene reacties
Enzymen spelen een cruciale rol in het faciliteren van zowel exergone als endergone
reacties
→ exergone reacties geven energie vrij en verlopen spontaan, wat betekent dat ze van
nature energie leveren voor andere processen
→ endergone reacties, die energie vereisen om te verlopen, zouden normaal gesproken
niet spontaan plaatsvinden.
→ enzymen faciliteren de conversie van substraten in producten door de
activeringsenergie te verlagen
→ dit versnelt niet alleen exergone reacties, maar ook de endergone reacties die
energie nodig hebben.
→enzymen zorgen ervoor dat de energie uit de exergone reactie gebruikt wordt om de
endergone reactie te laten doorgaan.
=> deze combinatie van reacties maakt de paradoxale beweging mogelijk, waarbij een
endergone reactie toch kan plaatsvinden, ondanks dat deze tegen Gibbs vrije energie
in zou moeten gaan = dit gebeurt door de energie uit de exergone reactie die de
noodzakelijke energie voor de endergone reactie levert.
Dit proces resulteert in een totale stijging in entropie, wat betekent dat er meer
wanorde wordt gecreëerd, vaak in de vorm van warmte die wordt vrijgegeven.
ATP
ATP is een hoog energetische binding door de 3 negatief geladen fosfaatgroepen wat dit
een onstabiele binding maakt → wordt gestabiliseerd door Mg2+
ATP kan energie vrijgeven door af te breken in ADP en een fosfaatgroep = hydrolyse
→ energie wordt gebruikt voor fosforylatie en katalytische reacties
homeostase : massieve consumptie ATP voor handhaven balans dus massieve
