H1: Inleiding tot de biochemie
1. Wat is biochemie?
= Wetenschappelijke discipline die probeert het ‘leven’ te verklaren op moleculair vlak.
(op chemisch of moleculair niveau)
→ beschrijving van de structuur, organisatie en functie van levende materie
2. Biomoleculen
= macromoleculen, die uit bouwstenen bestaan. Organische moleculen= bevatten C-atomen
Macromoleculen
• Moleculaire massa’s: tss 1000 en 100.000’en Dalton
• Opgebouwd uit een aantal bouwstenen (4 groepen)
→ gemeenschappelijke functionele groepen die instaan voor specifieke chemische
eigenschappen en hun rol in de cel
2.1 Eiwitten (proteïnen) met als bouwstenen: Aminozuren
Az bevatten:
- Aminogroep (NH2)
- Carboxylgroep (COOH)
- Waterstof atoom
- R-groep
→ 20≠ aminozuren verschillen enkel in R-groep
2.2 Polysachariden (KH) met als bouwteen monosachariden
Koolhydraten
→ Brutoformule: (CH2O)n
vb: Glucose: C6H12O6
2.3 Nucleïnezuren (/polynucleotiden) met als bouwtenen mononucleotiden
Nucleotiden:
- Stikstofhoudende base
- Suikergroep
- Fosfaatgroep
→ A en G = Purine basen (Dubbele ringstructuur)
→ C, T en G = pyrimidine basen (1 ring)
1
,2.4 Lipiden
→ Niet oplosbaar in water
2.4.1 Vetzuren
→ Bestaan uit een lange koolwaterstofketen
→ Onderscheid tussen verzadigde en onverzadigde
→ zijn carbonzuren
2.4.2 Lipiden (/vetten)
Vb. Triglyceriden
→ Glycerolruggengraad (alcoholgroep) reageert
met (carbonzuur functie v) 3 vetzuren veresterd
condensatiereactie
hydrolysereactie
2.4.3 Steroïden
vb: Cholesterol
→ stabiliteit van membranen
2.4.4 Lipiden
vb. Fosfolipiden (in membranen)
- Gycerolruggengraad
- 2 vetzuren zijn veresterd
- Fosfaatgroep met daaraan een polaire groep gebonden (vb choline)
2.5 Biologische polymeren
→ Beperkt aantal bouwstenen op diverse wijzen gecombineerd → grote variatie aan
grotere structuren
- Beperkte hoeveelheid aan ‘ruwe materialen’ nodig
- Monomeren (Aminoz., monosach. en nucleotiden) aan elkaar binden tot polymeren =
condenseren
2
, 3. Energie en metabolisme
Energie nodig bij:
- Assembleren van kleine moleculen in polymere macromoleculen
- Synthetiseren van molaire bouwstenen
→ Cellen hebben te allen tijde energie nodig voor hun levensfuncties, om te groeien en
om zich te vermenigvuldigen.
Exotherm = Reacties waar energie bij vrijkomt (katabolisme) vb. afbraakreacties
Endotherm = Reacties waarbij energie wordt verbruikt (anabolisme) vb. synthesereacties
Gibbs vrije energie (G)
- In joule per mol
- Bestaat uit 2 componenten
o Enthalpie (H): warmte-inhoud van het systeem T = temp in Kelvin
o Entropie (S): wanorde van het systeem
Energie uit verbranden van koolhydraten en lipiden uit voeding
→ Vrijgekomen energie: nieuwe bouwstenen voor lichaam maken
Calorimetrie = Hoeveelheid energie die vrijkomt wanneer we een voedingsstof volledig
zouden verbranden tot CO2
3
, 4. De oorsprong en evolutie van het leven
5. Belang van biochemie in de hedendaagse maatschappij
Biomedische toepassingen
→ Voor de ontwikkeling van geneesmiddelen/antibiotica: Gebaseerd op goede kennis van
mechanisme van specifieke eiwitten die essentieel zijn voor pathogene organisme,.
→ Inhibitoren = Groei en proliferatie van m.o. tegengaan
Landbouw en voedingstechnologie
6. Chemie in een waterige omgeving
6.1 Eigenschappen van water
→ polaire molecule
6.2 Niet-covalente bindingen
→ waterstof burg vorming
6.3 Water als oplosmiddel
= goed oplosmiddel (H-bruggen, hydrofiel)
→ NaCl gaat splitsen in Na+ en Cl- → water gaat een soort mantel vormen rond die ionen
→ + H-atomen zullen gericht zijn naar – Cl en omgekeerd bij Na+
6.4 Het hydrofoob effect
Hydrofobe moleculen:
• Weinig/geen polaire groepen
• Geen H-bruggen
• Quasi onoplosbaar in H2O
→ Zuivere KWS komen zelden voor in biologische systemen, maar KWS-achtige delen
zijn vaak een onderdeel van biomoleculen (vb vetzuren)
Hydrofoob effect
→ Hydrofobe moleculen zullen het contact met H2O vermijden en zich afsluiten van de
waterige oplossing door samen te troepen
• Zeer belangrijk fenomeen
• Geen binding of aantrekkingskracht
• Aggregatie van apolaire moleculen, omdat ze uit de waterige fase verdreven worden
4
1. Wat is biochemie?
= Wetenschappelijke discipline die probeert het ‘leven’ te verklaren op moleculair vlak.
(op chemisch of moleculair niveau)
→ beschrijving van de structuur, organisatie en functie van levende materie
2. Biomoleculen
= macromoleculen, die uit bouwstenen bestaan. Organische moleculen= bevatten C-atomen
Macromoleculen
• Moleculaire massa’s: tss 1000 en 100.000’en Dalton
• Opgebouwd uit een aantal bouwstenen (4 groepen)
→ gemeenschappelijke functionele groepen die instaan voor specifieke chemische
eigenschappen en hun rol in de cel
2.1 Eiwitten (proteïnen) met als bouwstenen: Aminozuren
Az bevatten:
- Aminogroep (NH2)
- Carboxylgroep (COOH)
- Waterstof atoom
- R-groep
→ 20≠ aminozuren verschillen enkel in R-groep
2.2 Polysachariden (KH) met als bouwteen monosachariden
Koolhydraten
→ Brutoformule: (CH2O)n
vb: Glucose: C6H12O6
2.3 Nucleïnezuren (/polynucleotiden) met als bouwtenen mononucleotiden
Nucleotiden:
- Stikstofhoudende base
- Suikergroep
- Fosfaatgroep
→ A en G = Purine basen (Dubbele ringstructuur)
→ C, T en G = pyrimidine basen (1 ring)
1
,2.4 Lipiden
→ Niet oplosbaar in water
2.4.1 Vetzuren
→ Bestaan uit een lange koolwaterstofketen
→ Onderscheid tussen verzadigde en onverzadigde
→ zijn carbonzuren
2.4.2 Lipiden (/vetten)
Vb. Triglyceriden
→ Glycerolruggengraad (alcoholgroep) reageert
met (carbonzuur functie v) 3 vetzuren veresterd
condensatiereactie
hydrolysereactie
2.4.3 Steroïden
vb: Cholesterol
→ stabiliteit van membranen
2.4.4 Lipiden
vb. Fosfolipiden (in membranen)
- Gycerolruggengraad
- 2 vetzuren zijn veresterd
- Fosfaatgroep met daaraan een polaire groep gebonden (vb choline)
2.5 Biologische polymeren
→ Beperkt aantal bouwstenen op diverse wijzen gecombineerd → grote variatie aan
grotere structuren
- Beperkte hoeveelheid aan ‘ruwe materialen’ nodig
- Monomeren (Aminoz., monosach. en nucleotiden) aan elkaar binden tot polymeren =
condenseren
2
, 3. Energie en metabolisme
Energie nodig bij:
- Assembleren van kleine moleculen in polymere macromoleculen
- Synthetiseren van molaire bouwstenen
→ Cellen hebben te allen tijde energie nodig voor hun levensfuncties, om te groeien en
om zich te vermenigvuldigen.
Exotherm = Reacties waar energie bij vrijkomt (katabolisme) vb. afbraakreacties
Endotherm = Reacties waarbij energie wordt verbruikt (anabolisme) vb. synthesereacties
Gibbs vrije energie (G)
- In joule per mol
- Bestaat uit 2 componenten
o Enthalpie (H): warmte-inhoud van het systeem T = temp in Kelvin
o Entropie (S): wanorde van het systeem
Energie uit verbranden van koolhydraten en lipiden uit voeding
→ Vrijgekomen energie: nieuwe bouwstenen voor lichaam maken
Calorimetrie = Hoeveelheid energie die vrijkomt wanneer we een voedingsstof volledig
zouden verbranden tot CO2
3
, 4. De oorsprong en evolutie van het leven
5. Belang van biochemie in de hedendaagse maatschappij
Biomedische toepassingen
→ Voor de ontwikkeling van geneesmiddelen/antibiotica: Gebaseerd op goede kennis van
mechanisme van specifieke eiwitten die essentieel zijn voor pathogene organisme,.
→ Inhibitoren = Groei en proliferatie van m.o. tegengaan
Landbouw en voedingstechnologie
6. Chemie in een waterige omgeving
6.1 Eigenschappen van water
→ polaire molecule
6.2 Niet-covalente bindingen
→ waterstof burg vorming
6.3 Water als oplosmiddel
= goed oplosmiddel (H-bruggen, hydrofiel)
→ NaCl gaat splitsen in Na+ en Cl- → water gaat een soort mantel vormen rond die ionen
→ + H-atomen zullen gericht zijn naar – Cl en omgekeerd bij Na+
6.4 Het hydrofoob effect
Hydrofobe moleculen:
• Weinig/geen polaire groepen
• Geen H-bruggen
• Quasi onoplosbaar in H2O
→ Zuivere KWS komen zelden voor in biologische systemen, maar KWS-achtige delen
zijn vaak een onderdeel van biomoleculen (vb vetzuren)
Hydrofoob effect
→ Hydrofobe moleculen zullen het contact met H2O vermijden en zich afsluiten van de
waterige oplossing door samen te troepen
• Zeer belangrijk fenomeen
• Geen binding of aantrekkingskracht
• Aggregatie van apolaire moleculen, omdat ze uit de waterige fase verdreven worden
4
