1 Inleiding
Voedsel = opgebouwd uit moleculen
2 Biomoleculen: een overzicht
2.1 Inleiding
Biomoleculen = moleculen aanwezig in de levende materie
Essentiële levensvormen: C, N, O, H (Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg)
Grote macromoleculen opgebouwd uit vier groepen:
2.2 De bouwstenen van biomoleculen
2.2.1 Koolhydraten
Eenvoudige koolhydraten = monosachariden formule: (CH2O)n Vb. Glucose (C6H12O6)
➔ Ladderachtige structuur
➔ In waterige oplossing → cyclische verbinding
➔ Typische ringstructuur met -OH groepen
2.2.2 Lipiden
Heterogene groep met één kenmerk: lage oplosbaarheid in water
1 Veel C-atomen
2.2.3 Aminozuren
Eenvoudigste bouwstenen, bestaan uit een aminofunctie en een zuurfunctie
Zwitterion = Er zijn geladen groepen maar de gehele molecule is netto niet-geladen
2.2.4 Nucleotiden
3 componenten: 5-koolstof suiker, stikstofbevattende ring en één of meerdere fosfaatgroepen
1
,2.3 Biologische polymeren
2.3.1 Inleiding
Macromoleculen kunnen tot duizenden atomen bevatten en is dus opgebouwd uit kleinere
eenheden
Een beperkt aantal bouwstenen → gecombineerd tot grote variatie aan structuren
Monomeren = individuele eenheden
Polymeren = langere strengen
Monomeren worden covalent via kop-staartsituatie gekoppeld
Residuen = monomeren ingebouwd in een polymere keten
2.3.2 Polysachariden
→ bevatten één of een beperkt aantal types monosachariden, het zijn dus homogene polymeren
Functies:
▪ Stockagemoleculen
▪ Structurele steun aan de cel
2.3.3 Eiwitten of proteïnen
= polymeren van aminozuren, kan honderden verschillende soorten aminozuren bevatten
Aminozuurketen → vouwt zich op → driedimensionale structuur (=conformatie)
2.3.4 Nucleïnezuren
= polymeren van nucleotiden, polynucleotiden (gekend als DNA en RNA)
Opgebouwd uit 4 bouwstenen:
▪ Adenine
▪ Guanine
▪ Cytosine
▪ Uracil
DNA-helix structuur met als functie: dragers van genetische informatie
3 Chemie in waterige omgeving
Aanwezigheid water → essentieel voor ontwikkelen van leven
▪ Fungeert als oplosmiddel of solvent dat de biologische moleculen omringt
▪ De ruimtelijke structuur van biomoleculen wordt rechtstreeks beïnvloedt door interacties
met het omringde water
▪ Speelt een rol in de assemblage van moleculen tot grotere macrostructuren
▪ Is een substraat in chemische transformaties
▪ Dissocieert in H+ en OH- ionen
2
, 3.1 Eigenschappen van water
3.1.1 Structuur
→ Centrale atoom = zuurstof
→ Covalente binding met 2 waterstofatomen
3.1.2 Polariteit en H-brugvorming
Water = sterk polair → sleutelelement voor unieke fysische eigenschappen van water
Waterstofbinding/waterstofbrug: gedeeltelijk positief geladen waterstofatomen interageren met →
vrije elektronenparen van zuurstofatomen
= zwakke binding
3.1.3 Kristalrooster van ijs en H-brugvorming
Elk watermolecule kan 4 waterstofbindingen aangaan:
➔ waterstofatomen interageren met vrije elektronenparen van
andere watermolecule
➔ eigen elektronenparen, eigen H-binding met waterstof
accepteren
Elke binding: levensduur van 10-12 seconden → water voortdurend in
beweging dus H-bruggen moeten constant herschikt worden
Door waterstofbindingen = water zeer cohesief → verklaart oppervlaktespanning
3.1.4 Ionisatie van water
Auto-ionisatie = water beschikt over het vermogen om te ioniseren
➔ Neutraal (pH = 7): concentratie protonen en hydroxide-ionen gelijk
➔ Zuur (pH < 7): hogere protonconcentratie
➔ Base (pH > 7): lagere protonconcentratie
Buffersystemen: pH stabiel maken, schommelingen in pH opvangen
3.2 Water als oplosmiddel
Waarom is water een goed oplosmiddel? Door de waterstofbruggen en doordat het betrokken is in
andere elektrostatische interacties
→ polaire aard watermoleculen → associëren met ionen → partiële ladingen gaan oriënteren →
oplossen → ionen omringd door watermoleculen = gesolvateerd/gehydrateerd
Hydrofiel = waterminnend
Hydrofoob = watervrezend
3.3 Het hydrofoob effect
3.3.1 Het “oliedruppeleffect”
Hydrofoob effect → onoplosbaar in water door geen waterstofbindingen
Olie wordt uit het water gedreven → water reageert liever met andere watermoleculen
3
Voedsel = opgebouwd uit moleculen
2 Biomoleculen: een overzicht
2.1 Inleiding
Biomoleculen = moleculen aanwezig in de levende materie
Essentiële levensvormen: C, N, O, H (Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg)
Grote macromoleculen opgebouwd uit vier groepen:
2.2 De bouwstenen van biomoleculen
2.2.1 Koolhydraten
Eenvoudige koolhydraten = monosachariden formule: (CH2O)n Vb. Glucose (C6H12O6)
➔ Ladderachtige structuur
➔ In waterige oplossing → cyclische verbinding
➔ Typische ringstructuur met -OH groepen
2.2.2 Lipiden
Heterogene groep met één kenmerk: lage oplosbaarheid in water
1 Veel C-atomen
2.2.3 Aminozuren
Eenvoudigste bouwstenen, bestaan uit een aminofunctie en een zuurfunctie
Zwitterion = Er zijn geladen groepen maar de gehele molecule is netto niet-geladen
2.2.4 Nucleotiden
3 componenten: 5-koolstof suiker, stikstofbevattende ring en één of meerdere fosfaatgroepen
1
,2.3 Biologische polymeren
2.3.1 Inleiding
Macromoleculen kunnen tot duizenden atomen bevatten en is dus opgebouwd uit kleinere
eenheden
Een beperkt aantal bouwstenen → gecombineerd tot grote variatie aan structuren
Monomeren = individuele eenheden
Polymeren = langere strengen
Monomeren worden covalent via kop-staartsituatie gekoppeld
Residuen = monomeren ingebouwd in een polymere keten
2.3.2 Polysachariden
→ bevatten één of een beperkt aantal types monosachariden, het zijn dus homogene polymeren
Functies:
▪ Stockagemoleculen
▪ Structurele steun aan de cel
2.3.3 Eiwitten of proteïnen
= polymeren van aminozuren, kan honderden verschillende soorten aminozuren bevatten
Aminozuurketen → vouwt zich op → driedimensionale structuur (=conformatie)
2.3.4 Nucleïnezuren
= polymeren van nucleotiden, polynucleotiden (gekend als DNA en RNA)
Opgebouwd uit 4 bouwstenen:
▪ Adenine
▪ Guanine
▪ Cytosine
▪ Uracil
DNA-helix structuur met als functie: dragers van genetische informatie
3 Chemie in waterige omgeving
Aanwezigheid water → essentieel voor ontwikkelen van leven
▪ Fungeert als oplosmiddel of solvent dat de biologische moleculen omringt
▪ De ruimtelijke structuur van biomoleculen wordt rechtstreeks beïnvloedt door interacties
met het omringde water
▪ Speelt een rol in de assemblage van moleculen tot grotere macrostructuren
▪ Is een substraat in chemische transformaties
▪ Dissocieert in H+ en OH- ionen
2
, 3.1 Eigenschappen van water
3.1.1 Structuur
→ Centrale atoom = zuurstof
→ Covalente binding met 2 waterstofatomen
3.1.2 Polariteit en H-brugvorming
Water = sterk polair → sleutelelement voor unieke fysische eigenschappen van water
Waterstofbinding/waterstofbrug: gedeeltelijk positief geladen waterstofatomen interageren met →
vrije elektronenparen van zuurstofatomen
= zwakke binding
3.1.3 Kristalrooster van ijs en H-brugvorming
Elk watermolecule kan 4 waterstofbindingen aangaan:
➔ waterstofatomen interageren met vrije elektronenparen van
andere watermolecule
➔ eigen elektronenparen, eigen H-binding met waterstof
accepteren
Elke binding: levensduur van 10-12 seconden → water voortdurend in
beweging dus H-bruggen moeten constant herschikt worden
Door waterstofbindingen = water zeer cohesief → verklaart oppervlaktespanning
3.1.4 Ionisatie van water
Auto-ionisatie = water beschikt over het vermogen om te ioniseren
➔ Neutraal (pH = 7): concentratie protonen en hydroxide-ionen gelijk
➔ Zuur (pH < 7): hogere protonconcentratie
➔ Base (pH > 7): lagere protonconcentratie
Buffersystemen: pH stabiel maken, schommelingen in pH opvangen
3.2 Water als oplosmiddel
Waarom is water een goed oplosmiddel? Door de waterstofbruggen en doordat het betrokken is in
andere elektrostatische interacties
→ polaire aard watermoleculen → associëren met ionen → partiële ladingen gaan oriënteren →
oplossen → ionen omringd door watermoleculen = gesolvateerd/gehydrateerd
Hydrofiel = waterminnend
Hydrofoob = watervrezend
3.3 Het hydrofoob effect
3.3.1 Het “oliedruppeleffect”
Hydrofoob effect → onoplosbaar in water door geen waterstofbindingen
Olie wordt uit het water gedreven → water reageert liever met andere watermoleculen
3
