Hoofdstuk 1: atomen & moleculen: basis van
biologische systemen
1 Chemische elementen
alles rondom ons is opgemaakt uit een groot maar eindig #verschillende deeltjes = chemische
elementen (118 geïdentificeerd)
90 komen natuurlijk voor
25 essentieel voor biologische systemen (4 hoofdel. , 7macromineralen, 21sporenelementen)
o 4 hoofdelementen (waterstof, koolstof, zuurstof en stikstof) 97% van de massa
o Andere deeltjes in kleine hoeveelheden MAAR essentieel voor het goed functioneren
van biochemische processen
1.1 Essentiële elementen in het menselijk lichaam
Element Locatie en functie
Alle organische verbindingen (proteïnen(eiwitten), sachariden (koolhydraten),
Koolstof C
lipiden (vetten)).
Alle organische verbindingen (lichaamsvloeistoffen, proteïnen(eiwitten),
Waterstof H
sachariden (koolhydraten), lipiden (vetten)).
Zuurstof O Vele organische verbindingen, opgeloste gassen.
Stikstof N Vele organische verbindingen, opgeloste gassen.
Calcium Ca Voor 99% in beenderen en tanden.
Component in ATP, een molecule met groot belang in verband met de
Fosfor P biochemische productie van energie Ca5(PO4)3OH, calciumhydroxi-apatiet is het
belangrijkste bestanddeel in beenderen en tanden.
Kalium K Als belangrijkste ion in de lichaamscellen reguleert het de water balans.
Zwavel S Essentiële component in de structuur van proteïnen.
Element Locatie en functie
Meest voorkomende kation in het menselijk lichaam buiten de cellen; regelt het
Natrium Na
vochtgehalte in het lichaam.
Veel voorkomend anion in zouten, regeling van de ladingsbalans in de
Chloor Cl
lichaamsvochten, maagzout.
Naast K+, het meest abundante kation in lichaamscellen, noodzakelijk bij de
Magnesium Mg
werking van spieren en zenuwen, voornamelijk aanwezig in beenderen.
Rode bloedcellen, centraal ion in hemoglobine en myoglobine, belangrijk voor veel
IJzer Fe
oxidatie/reductiereacties.
Jood I Noodzakelijk voor de normale werking van de schildklier (thyroxine).
Koper Cu Component in vele enzymen.
Zink Zn In beenderen en in vele enzymen, noodzakelijk voor normale groei.
F, Co, Mn, Co,
Se, Ni, V, Cr…
, 2 Atomen, ionen en moleculen
2.2 Atomen
2.2.1 Rutherford- Bohrmodel
Atomen = kern & elektronenmantel
Kern: bevat bijna alle massa (protonen & neutronen) & centraal in atoom
Elektronenmantel: grote ijle ruimte met bewegende elektronen op alle mogelijke banen
Energie-inhoud = afhankelijk van plaats elektron
kunnen zich slechts op enkele banen bevinden waar ze geen energie uitstralen
elektron gaat over van een hogere naar lagere energietoestand door uitzenden van straling
met golflengte en frequentie overeenkomstig met de energie
Bohr-model bevat 7 schillen met maximum #elektronen 2 n2 (nooit meer dan 32)
Probleem: enkel geschikt voor H
2.2.2 Golfmechanisch model
Elektronen vormen 3dimensionaal golfverschijnsel rond kern
Orbitalen: iedere grafische voorstelling die informatie verschaft over de aantrefkans van elektronen
rond de kern
2.2.3 Kwantummechanisch atoommodel
Hoofdkwantumgetal (n): 7 hoofdernergieniveaus of schillen
zegt iets over de afstand tussen de kern en het elektron
nevenkwantumgetal (l ): alle gehelen waarden tussen 0 en n-1
symmetrie van het orbitaal
magnetisch kwantumgetal m l: het aantal banen ter beschikking ( genummerd van -l tot +l)
de richting van het orbitaal
spinkwantumgetal m s : elke baan bevat maximaal 2 elektronen met een tegengestelde spinweging
(-0.5 of +0.5) → zeer zwakke magnetische veldjes die tegengesteld gericht zijn (minder afstoting)
Ψ²: maat voor de waarschijnlijkheid om het elektron aan te treffen
biologische systemen
1 Chemische elementen
alles rondom ons is opgemaakt uit een groot maar eindig #verschillende deeltjes = chemische
elementen (118 geïdentificeerd)
90 komen natuurlijk voor
25 essentieel voor biologische systemen (4 hoofdel. , 7macromineralen, 21sporenelementen)
o 4 hoofdelementen (waterstof, koolstof, zuurstof en stikstof) 97% van de massa
o Andere deeltjes in kleine hoeveelheden MAAR essentieel voor het goed functioneren
van biochemische processen
1.1 Essentiële elementen in het menselijk lichaam
Element Locatie en functie
Alle organische verbindingen (proteïnen(eiwitten), sachariden (koolhydraten),
Koolstof C
lipiden (vetten)).
Alle organische verbindingen (lichaamsvloeistoffen, proteïnen(eiwitten),
Waterstof H
sachariden (koolhydraten), lipiden (vetten)).
Zuurstof O Vele organische verbindingen, opgeloste gassen.
Stikstof N Vele organische verbindingen, opgeloste gassen.
Calcium Ca Voor 99% in beenderen en tanden.
Component in ATP, een molecule met groot belang in verband met de
Fosfor P biochemische productie van energie Ca5(PO4)3OH, calciumhydroxi-apatiet is het
belangrijkste bestanddeel in beenderen en tanden.
Kalium K Als belangrijkste ion in de lichaamscellen reguleert het de water balans.
Zwavel S Essentiële component in de structuur van proteïnen.
Element Locatie en functie
Meest voorkomende kation in het menselijk lichaam buiten de cellen; regelt het
Natrium Na
vochtgehalte in het lichaam.
Veel voorkomend anion in zouten, regeling van de ladingsbalans in de
Chloor Cl
lichaamsvochten, maagzout.
Naast K+, het meest abundante kation in lichaamscellen, noodzakelijk bij de
Magnesium Mg
werking van spieren en zenuwen, voornamelijk aanwezig in beenderen.
Rode bloedcellen, centraal ion in hemoglobine en myoglobine, belangrijk voor veel
IJzer Fe
oxidatie/reductiereacties.
Jood I Noodzakelijk voor de normale werking van de schildklier (thyroxine).
Koper Cu Component in vele enzymen.
Zink Zn In beenderen en in vele enzymen, noodzakelijk voor normale groei.
F, Co, Mn, Co,
Se, Ni, V, Cr…
, 2 Atomen, ionen en moleculen
2.2 Atomen
2.2.1 Rutherford- Bohrmodel
Atomen = kern & elektronenmantel
Kern: bevat bijna alle massa (protonen & neutronen) & centraal in atoom
Elektronenmantel: grote ijle ruimte met bewegende elektronen op alle mogelijke banen
Energie-inhoud = afhankelijk van plaats elektron
kunnen zich slechts op enkele banen bevinden waar ze geen energie uitstralen
elektron gaat over van een hogere naar lagere energietoestand door uitzenden van straling
met golflengte en frequentie overeenkomstig met de energie
Bohr-model bevat 7 schillen met maximum #elektronen 2 n2 (nooit meer dan 32)
Probleem: enkel geschikt voor H
2.2.2 Golfmechanisch model
Elektronen vormen 3dimensionaal golfverschijnsel rond kern
Orbitalen: iedere grafische voorstelling die informatie verschaft over de aantrefkans van elektronen
rond de kern
2.2.3 Kwantummechanisch atoommodel
Hoofdkwantumgetal (n): 7 hoofdernergieniveaus of schillen
zegt iets over de afstand tussen de kern en het elektron
nevenkwantumgetal (l ): alle gehelen waarden tussen 0 en n-1
symmetrie van het orbitaal
magnetisch kwantumgetal m l: het aantal banen ter beschikking ( genummerd van -l tot +l)
de richting van het orbitaal
spinkwantumgetal m s : elke baan bevat maximaal 2 elektronen met een tegengestelde spinweging
(-0.5 of +0.5) → zeer zwakke magnetische veldjes die tegengesteld gericht zijn (minder afstoting)
Ψ²: maat voor de waarschijnlijkheid om het elektron aan te treffen
