Biochemie 1 (samenvatting)

Biochemie
Hoofdstuk 1

Wat is biochemie
Biochemie = de wetenschappelijke discipline die probeert het fenomeen ‘leven’ te
verklaren op moleculair vlak.

 Draag bij tot het begrijpen van ziektefenomenen zoals kanker, diabetes
 Levert kennis over enzymen die in industriële toepassingen worden gebruikt zoals
productie van biobrandstoffen en synthese van geneesmiddelen

Biochemie gebasseerd op reductionisme = geheel in kleine stukken opdelen en elk deel
apart bestuderen.

 Individuele moleculen waaruit lichaam/cel bestaat isoleren en afzonderlijk
bestuderen.
 Macromolecule  supramoleculair complex  organel  cel  weefsel 
organisme

In biochemie probeert men de structuur, organisatie en functie van de levende materie
te beschrijven in moleculaire termen.

Historisch overzicht:

Friedrich Wöhler toonde aan dan ureum (urine) kan gesynthetiseerd worden in een labo
uitgaande van anorganische verbinding ammoniumcyanaat

 Eerste keer dat biologische molecule buiten levend wezen werd aangemaakt




Ontdekking van enzymen:

 Eduard & Hans Buchnes
 Emil Fischer

Ontdekking van nucleïnezuren:

 Oswald Avery, Colin MacLeod en Macylyn McCarty
 James D Watson en Francis HC Crick

Centrale dogma: DNA  RNA  proteïne

Einde 20ste eeuw: volledige menselijke genoomsequentie opgehelderd


1

,Biochemie onderverdeeld in 3 delen:

 Structurelen chemie:
– Chemie van componenten van levende materie
– Relatie tussen chemische structuur en biologische functies
 Metabolisme:
– Totaal aan chemische reacties in levende materie
 Gentica:
– Chemie van processen en substanties die biologische informatie opslaan
en doorgeven
– Erfelijkheid

Biochemie als wetenschap
Levende wezens:

 Tot 70% water
 29 chemische elementen

Groep 1: C ,H, O, N:

 99% van de massa in meeste cellen
 Bezitten unieke eigenschappen die nodig zijn in verschillende levensprocessen
 Vormen sterke covalente verbindingen  enkelvoudig , dubbele en triple
bindingen
 Vaste materiaal bevat voornamelijk koolstof
 Belangrijke functionele groepen: alcohol, amine, thiol, ether, aldehyde, keton,
carbonzuur, ester, amide, imin , fosfoëster, fosfodiëster

Groep 2:

 Minder aanwezig
 S: essentiële component van eiwitten
 P: belangrijke rol in het energiemetabolisme en in de structuur van nucleïnezuur

Groep 3: CO, Cu, Fe, Mn, Zn

 Metalen die in kleine hoeveelheden aanwezig zijn in alle organismen en essentieel
zijn voor het leven

Groep 4: Al, As, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni, Se, Si, W,V

 Essentieel voor de mens
 Sporenelementen die in bepaalde organismen voorkomen

H2O + 29 elementen  (bio)moleculen  Micromoleculen (water, ionen, AZ, MS, NT,
lipiden,…) of macromoleculen (EW, KH, NZ, lipiden)




2

,Biologische macromoleculen:

 Zeer grote moleculen opgebouwd uit kleinere subeenheden
 3 van 4 soorten biologische macromoleculen (EW, KH, NZ) vormen ketenachtige
structuren = polymeren
 Monomeren = bouwstenen van polymeren
 Binding van monomeren aan elkaar wordt voorgesteld aan dehydratatiereaties
 Vb 1. glucose + gluose  maltose (+H2O)
 residu = deel van (glucose)molecule dat achterblijft in keten
 Vb 2. (glucose)n = cellulose, glycogeen

Polymeer:

 Homopolymeer = polymeer opgebouwd uit identieke monomeren
 polysachariden opgebouwd uit 1 monosacharide (vb. cellulose)
 Heteropolymeer = polymeer opgebouwd uit verschillende monomeren
 NZ (DNA, RNA): 4 nucleotiden
 Proteïnen: 20-tal AZ, polypeptiden
 Polysachariden opgebouwd uit verschillende monosachariden (vb. glucose +
fructose  sucrose)

Polymeren zijn de structurele en functionele eenheden van de cel:

 Polysachariden: structuur en energie voorziening
 Polynucleotiden: informatie opslag, transmissie en expressie

3

,  Polypeptiden: structuur, transport, hormonen en receptoren, antilichamen,
enzymen
 Lipiden:
– Zeer heterogene groep chemische structuren
– Weinig oplosbaar in water
– Diverse functies
– Structureel element van membraan
 Ook hybride moleculen!

De eenheid van leven = de cel



Gebruik van biochemie
Laboratoria, agrocultuur, voedingssector, medische en farmaceutische sector,…

 Diagnose van aandoeningen
 Stofwisselingsziekten
 Synthese van geneesmiddelen
 Ontwikkeling van pesticiden en herbiciden
 Productie van biobrandstoffen



Hoofdstuk 2

Dimensies
Afmetingen:

 Lengtemaat Å (angström) = 10-10m of 0,1nm
 Vb. erytrocyten (7 µm), Hb (hemoglobine) (65 Å), glucose (6 Å), lengte
covalente C-C binding (1,5 Å)
 Snelheid van biochemische reacties:
– Vorming/breking covalente binding & comformatie-verandering van
proteïne: ns
– Katalytische reacties van snelle enzymen & conformatie-verandering van
grote macromoleculen (DNA): µs
– Katalytische reacties van trage enzymen: ms
 Energetische aspecten van biochemische reacties:
 Trillingsenergie van moleculen bij lichaamstemperatuur: ~4kJ/mol
 Niet-covalente interacties: ~4 à 40Kj/mol
 Covalente interacties: ~400Kj/mol

 water als universeel solvent

Niet-covalente bindingen in biomoleculen
 Interacties tussen ionen, moleculen en delen van moleculen
 Spelen een belangrijke rol in bijna alle biochemische reacties (vb. substraat dat
bindt enzym, daarbij zijn niet-covalente interacties belangrijk)
 Zwakke wisselwerking tussen buitenste elektronen van atomen
 Bindingsenergie: 10x-100x langer dan covalente bindingen
 Elektrostatische interacties (ionaire bindingen)
 Van der Waals krachten (tussen basenparen in DNA)
 Waterstofbruggen (DNA: tussen C&G:3 H-bruggen, tussen A&T:2 H-bruggen)


4