Hoofdstuk 1: De chemie van de levende dingen
1. Basis van het leven & Het watermolecule
• Belangrijkste chemische elementen: 99% van het menselijk lichaamsgewicht
bestaat uit zuurstof, koolstof, waterstof, stikstof/natrium, calcium en fosfor.
Deze elementen zijn stabiel en vormen gemakkelijk ionen om levensmoleculen
te bouwen.
• Structuur van water (H2O):
Polair molecule: De elektronen worden sterker aangetrokken door het
zuurstofatoom dan door de waterstofatomen. Hierdoor is de zuurstofkant
licht negatief (-) en de waterstofkant licht positief (+).
Het molecule in zijn geheel blijft elektrisch neutraal.
Waterstofbruggen (H-bruggen): Positieve en negatieve uiteinden trekken
elkaar aan en verbinden watermoleculen onderling.
2. Belang van water voor organismen
Water maakt zo'n 60% van ons lichaamsgewicht uit. Belangrijke eigenschappen:
• Uitstekend oplosmiddel: Polaire vloeistof (bij lichaamstemperatuur) waarin
stoffen makkelijk oplossen.
o Voorbeeld (NaCl): Watermoleculen omsluiten Na+ en Cl- ionen volgens
de regel dat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, waardoor ze niet
opnieuw kunnen binden.
Hydrofiel: Polaire/geladen moleculen die makkelijk met water
mengen/oplossen.
Hydrofoob: Niet-polaire, neutrale stoffen die niet met water interageren
(bijv. vetten).
• Vloeibaar bij lichaamstemperatuur (0°C- 100°C)
o < 0°C: Stabiele kristalstructuur (ijs).
o 0 – 100°C: H-bruggen breken en vormen continu (vloeibaar; ideaal
transportmedium en opvulling). = thermische beweging
o >100°C: Alle H-bruggen breken (waterdamp/gas).
, • Temperatuurregulatie:
o Hoge warmtecapaciteit: kan veel warmte absorberen en vasthouden
(voorkomt snelle temperatuurschommelingen).
o Verdamping (zweten) onttrekt warmte-energie aan het bloed bij het
huidoppervlak doordat H-bruggen verbroken moeten worden.
• Deelname aan reacties: Water is essentieel bij biochemische synthese- en
afbraakreacties.
3. Belang van H-ionen: Zuren, Basen, pH en Buffers
• Ionisatie van water: Een covalente binding kan breken, wat resulteert in een
waterstofion (H+) en een hydroxide-ion (OH-).
• Zuur vs. Base:
o Zuur: Verhoogt de H+-concentratie in een oplossing (pH < 7).
o Base: Verlaagt de H+-concentratie / levert OH- (pH > 7).
o Zuren en basen neutraliseren elkaar.
• De pH-schaal: Meet de H+-concentratie (schaal 0–
14).
o Elke eenheid verandering op de schaal
betekent een 10-voudige verandering in H+-
concentratie.
o Bloed-pH: Strikt gereguleerd rond 7,4 voor het
behoud van homeostase.
• Buffers: Voorkomen sterke schommelingen in de pH:
o Zuurvorm: Doneert H+ wanneer de pH stijgt (base wordt toegevoegd).
o Basevorm: Accepteert H+ wanneer de pH daalt (zuur wordt toegevoegd).
o Voorbeeld: Koolzuur-bicarbonaatbuffer (HCO3- + H <-> H2CO3).
Te base Te zuur
,4. Macromoleculen: Synthese & Afbraak
• Dehydratiesynthese (Condensatie):
o Monomeren/subeenheden (uit voedsel en biochemische reacties van het
lichaam) worden aan elkaar gekoppeld via covalente bindingen.
o Er komt telkens een watermolecule (H2O) vrij.
o Kost energie (anabool).
= grote molecules opgebouwd
• Hydrolyse:
o Macromoleculen worden afgebroken tot kleinere eenheden.
o Er wordt per verbroken binding één watermolecule (H2O) verbruikt.
o Geeft energie vrij (katabool).
= grote molecules afbreken
5. De 4 Grote Klassen Macromoleculen
A. Koolhydraten (Suikers)
o Algemene formule: Koolstofketen met H en O in een 1:2:1-verhouding.
o Functie: Snelle energiebron (levende organismen en structurele steun (planten).
o Indeling:
1. Monosacchariden (enkelvoudige suikers):
Glucose, fructose, galactose, ribose, deoxyribose.
2. Oligosacchariden / Disacchariden: gevormd door dehydratie synthese.
Sucrose (glucose + fructose)
Lactose (glucose + galactose)
Maltose (glucose + glucose)
Glycoproteïnen (cel-herkenning en verbinding)
3. Polysacchariden (complexe ketens): gevormd door dehydratie synthese.
Glycogeen: Energieopslag bij de mens (in lever en spieren).
Zetmeel: Energieopslag bij planten/dieren (door de mens
afbreekbaar tot glucose).
Cellulose: Structurele ondersteuning bij planten (onverteerbaar
voor de mens; dient als voedingsvezel).
, B. Lipiden (Vetten)
Niet oplosbaar in water (hydrofoob).
• Triglyceriden: 1 glycerol + 3 vetzuurketens (energieopslag in vetweefsel).
o Verzadigde vetten: Enkelvoudige C-C bindingen, rechte ketens, vast bij
kamertemperatuur (dierlijk).
o Onverzadigde vetten: Eén of meer dubbele C=C bindingen (met knik),
vloeibaar bij kamertemperatuur (plantaardig/oliën).
• Fosfolipiden: 1 glycerol + 2 vetzuren (houdt niet van water) + 1 negatief geladen
fosfaatgroep (houdt van water).
o Amfifatisch: Polaire (hydrofiele) kop en niet-polaire (hydrofobe) staarten.
o Belangrijkste bouwsteen van de celmembraan-dubbellaag.
• Steroïden: Ruggengraat van 4 aaneengesloten koolstofringen (3 zesringen + 1
vijfring).
o Voorbeeld: Cholesterol (membraanstabiliteit) en steroïdhormonen (bijv.
oestrogeen, testosteron).
C. Proteïnen (Eiwitten)
• Bouwstenen: Aminozuren (20 verschillende soorten).
o Opbouw aminozuur: Aminogroep (NH2), carboxylgroep (COOH), centraal
C-atoom en een variabele restgroep (R).
o Polypeptide = 3–100 aminozuren; Eiwit = >100 aminozuren met een
specifieke 3D-structuur.
• 4 Structuurniveaus:
1. Primaire structuur: De lineaire aminozuurvolgorde.
2. Secundaire structuur: Ruimtelijke vouwing door H-bruggen (alpha-helix
of beta-sheet).
3. Tertiaire structuur: Volledige driedimensionale vouwing (hydrofobe
groepen naar binnen, polaire/geladen groepen naar buiten).
4. Kwartaire structuur: Samenvoeging van meerdere polypeptideketens.
• Denaturatie: Onomkeerbaar verlies van 3D-vorm en biologische functie door
extreme temperatuur of pH.
1. Basis van het leven & Het watermolecule
• Belangrijkste chemische elementen: 99% van het menselijk lichaamsgewicht
bestaat uit zuurstof, koolstof, waterstof, stikstof/natrium, calcium en fosfor.
Deze elementen zijn stabiel en vormen gemakkelijk ionen om levensmoleculen
te bouwen.
• Structuur van water (H2O):
Polair molecule: De elektronen worden sterker aangetrokken door het
zuurstofatoom dan door de waterstofatomen. Hierdoor is de zuurstofkant
licht negatief (-) en de waterstofkant licht positief (+).
Het molecule in zijn geheel blijft elektrisch neutraal.
Waterstofbruggen (H-bruggen): Positieve en negatieve uiteinden trekken
elkaar aan en verbinden watermoleculen onderling.
2. Belang van water voor organismen
Water maakt zo'n 60% van ons lichaamsgewicht uit. Belangrijke eigenschappen:
• Uitstekend oplosmiddel: Polaire vloeistof (bij lichaamstemperatuur) waarin
stoffen makkelijk oplossen.
o Voorbeeld (NaCl): Watermoleculen omsluiten Na+ en Cl- ionen volgens
de regel dat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, waardoor ze niet
opnieuw kunnen binden.
Hydrofiel: Polaire/geladen moleculen die makkelijk met water
mengen/oplossen.
Hydrofoob: Niet-polaire, neutrale stoffen die niet met water interageren
(bijv. vetten).
• Vloeibaar bij lichaamstemperatuur (0°C- 100°C)
o < 0°C: Stabiele kristalstructuur (ijs).
o 0 – 100°C: H-bruggen breken en vormen continu (vloeibaar; ideaal
transportmedium en opvulling). = thermische beweging
o >100°C: Alle H-bruggen breken (waterdamp/gas).
, • Temperatuurregulatie:
o Hoge warmtecapaciteit: kan veel warmte absorberen en vasthouden
(voorkomt snelle temperatuurschommelingen).
o Verdamping (zweten) onttrekt warmte-energie aan het bloed bij het
huidoppervlak doordat H-bruggen verbroken moeten worden.
• Deelname aan reacties: Water is essentieel bij biochemische synthese- en
afbraakreacties.
3. Belang van H-ionen: Zuren, Basen, pH en Buffers
• Ionisatie van water: Een covalente binding kan breken, wat resulteert in een
waterstofion (H+) en een hydroxide-ion (OH-).
• Zuur vs. Base:
o Zuur: Verhoogt de H+-concentratie in een oplossing (pH < 7).
o Base: Verlaagt de H+-concentratie / levert OH- (pH > 7).
o Zuren en basen neutraliseren elkaar.
• De pH-schaal: Meet de H+-concentratie (schaal 0–
14).
o Elke eenheid verandering op de schaal
betekent een 10-voudige verandering in H+-
concentratie.
o Bloed-pH: Strikt gereguleerd rond 7,4 voor het
behoud van homeostase.
• Buffers: Voorkomen sterke schommelingen in de pH:
o Zuurvorm: Doneert H+ wanneer de pH stijgt (base wordt toegevoegd).
o Basevorm: Accepteert H+ wanneer de pH daalt (zuur wordt toegevoegd).
o Voorbeeld: Koolzuur-bicarbonaatbuffer (HCO3- + H <-> H2CO3).
Te base Te zuur
,4. Macromoleculen: Synthese & Afbraak
• Dehydratiesynthese (Condensatie):
o Monomeren/subeenheden (uit voedsel en biochemische reacties van het
lichaam) worden aan elkaar gekoppeld via covalente bindingen.
o Er komt telkens een watermolecule (H2O) vrij.
o Kost energie (anabool).
= grote molecules opgebouwd
• Hydrolyse:
o Macromoleculen worden afgebroken tot kleinere eenheden.
o Er wordt per verbroken binding één watermolecule (H2O) verbruikt.
o Geeft energie vrij (katabool).
= grote molecules afbreken
5. De 4 Grote Klassen Macromoleculen
A. Koolhydraten (Suikers)
o Algemene formule: Koolstofketen met H en O in een 1:2:1-verhouding.
o Functie: Snelle energiebron (levende organismen en structurele steun (planten).
o Indeling:
1. Monosacchariden (enkelvoudige suikers):
Glucose, fructose, galactose, ribose, deoxyribose.
2. Oligosacchariden / Disacchariden: gevormd door dehydratie synthese.
Sucrose (glucose + fructose)
Lactose (glucose + galactose)
Maltose (glucose + glucose)
Glycoproteïnen (cel-herkenning en verbinding)
3. Polysacchariden (complexe ketens): gevormd door dehydratie synthese.
Glycogeen: Energieopslag bij de mens (in lever en spieren).
Zetmeel: Energieopslag bij planten/dieren (door de mens
afbreekbaar tot glucose).
Cellulose: Structurele ondersteuning bij planten (onverteerbaar
voor de mens; dient als voedingsvezel).
, B. Lipiden (Vetten)
Niet oplosbaar in water (hydrofoob).
• Triglyceriden: 1 glycerol + 3 vetzuurketens (energieopslag in vetweefsel).
o Verzadigde vetten: Enkelvoudige C-C bindingen, rechte ketens, vast bij
kamertemperatuur (dierlijk).
o Onverzadigde vetten: Eén of meer dubbele C=C bindingen (met knik),
vloeibaar bij kamertemperatuur (plantaardig/oliën).
• Fosfolipiden: 1 glycerol + 2 vetzuren (houdt niet van water) + 1 negatief geladen
fosfaatgroep (houdt van water).
o Amfifatisch: Polaire (hydrofiele) kop en niet-polaire (hydrofobe) staarten.
o Belangrijkste bouwsteen van de celmembraan-dubbellaag.
• Steroïden: Ruggengraat van 4 aaneengesloten koolstofringen (3 zesringen + 1
vijfring).
o Voorbeeld: Cholesterol (membraanstabiliteit) en steroïdhormonen (bijv.
oestrogeen, testosteron).
C. Proteïnen (Eiwitten)
• Bouwstenen: Aminozuren (20 verschillende soorten).
o Opbouw aminozuur: Aminogroep (NH2), carboxylgroep (COOH), centraal
C-atoom en een variabele restgroep (R).
o Polypeptide = 3–100 aminozuren; Eiwit = >100 aminozuren met een
specifieke 3D-structuur.
• 4 Structuurniveaus:
1. Primaire structuur: De lineaire aminozuurvolgorde.
2. Secundaire structuur: Ruimtelijke vouwing door H-bruggen (alpha-helix
of beta-sheet).
3. Tertiaire structuur: Volledige driedimensionale vouwing (hydrofobe
groepen naar binnen, polaire/geladen groepen naar buiten).
4. Kwartaire structuur: Samenvoeging van meerdere polypeptideketens.
• Denaturatie: Onomkeerbaar verlies van 3D-vorm en biologische functie door
extreme temperatuur of pH.
