Biochemie
Inleiding
1. Biomoleculen
Macromoleculen, biomoleculen Bouwsteen (monomeer, covalent geb)
• Eiwitten (biopolymeer) Aminozuren (20)
• Polysachariden (biopolymeer) Monosachariden (eenvoudige suikers)
Bvb. Lactose of sucrose
• Vetten (niet-covalente krachten,
vormen bvb celmembranen)
• Nucleïnezuren (biopolymeer) Nucleotiden (suiker+base+fosfaatgroep)
Biopolymeer = covalente binding v stabiele eenheden/monomeren.
- Homobiopolymeren = bestaan uit 1 type polymeer
- Heterobiopolymeren = bestaan uit versch monomere bouwstenen (bvb dna & rna)
2. Functionele groepen & overzicht
Biomoleculen = koolstofskelet (R)+ functionele groepen
Koolstofketen = het apolaire (hydrofobe) deel ve biomolecule
→ apolaire door apolaire covalente bindingen (C-C en C-H)
- Alkylgroep = Lineaire (onvertakte) keten v op elkaar gebonden koolstofatomen
- Vertakte koolstofketen = hoofdketen met zijketen of 1/meerdere koolstofringen
Functionele groep = het polaire (hydrofiele) deel ve biomolecule
→ Door het sterk elektronegatief karakter van atomen zoals O, N (in vergelijking met C, P en
S) zijn covalente bindingen (zoals C-O, C-N en O-P) in de functionele groepen gepolariseerd.
Hierdoor zijn de functionele groepen polair. → voorzien dus biomolecule v polaire eigenschp
→ asymmetrische ladingsverdeling obv verschillen in EN in de atomen vd groep
Zie tabel!! Vanbuiten herkennen & kennen ! (zie volgende pag)
Opmerkingen!
- Verschil aminefunctie NH2 en amidefunctie (CO)NH2
o Amine → zwak basische functie, zure vorm is positief geladen (NH3+)
o Amide → geen base, neemt dus gn waterstofkation op, nt geladen
1
,2
, 3. Belang v nt-covalente aantrekkingskrachten (=zwakke) & functionele groepen in
structuur, stabiliteit & functie v biomoleculen
• Rol zwakke krachten in STABILITEIT biomoleculen
Stabiele structuur & functie biomol steunt op niet-covalente, zwakke elektrostatische
aantrekkingskrachten tss delen v deze moleculen. (kan enkel functie uitvoeren wnr
het op specifieke wijze is opgevouwen/georganiseerd)
• Rol zwakke krachten in communicatie tss biomoleculen
Hebben spec functionele groepen die belangrijk rol spelen in moleculaire herkenning
met andere biomol dmv nt-covalente zwakke aantrekkingen. → laat spec interactie
toe tss biomol zowel in als buiten cellulair milieu (vglb handdruk/knuffel mensen)
Voorbeeld 1: interactie insulinehormoon met receptor-eiwit op celmembr.
Insuline = regulator bloedsuikernivea.
Interactie v insuline met insulinereceptor zet
cellen aan om glucosemoleculen op te
nemen bij een te hoge glucoseconcentratie
in bloed. Bevat ‘chemische vingers’ in
contactzone onder vorm v tal vn functionele
groepen die elkaar via nt-covalente krachten
aantrekken & zo cc tss eiwitten mog maken.
Voorbeeld 2: moleculaire herkenning obv zwakke krachten vormt basis v Covid-19
Stekeleiwit (spike protein) & varianten herkennen eiwit op menselijke cellen waarna ze de
cel kunnen infilteren. = infectie. Door vaccin bevatten wij antilichamen (eiwitten) die op hun
opp een regio bevat die functionele groepen draagt waarmee spike-eiwit gebonden w zodat
het gn cellen meer kan infilteren. = beschermen tg infectie.
4. Zwakke aantrekkingskrachten (nt-covalent) tss biomoleculen
= elektrostatische krachten, want is aantrekking tss ladingen/ partiële ladingen
Types zwakke krachten: welk type optreedt tss 2 mol/funct groepen w bepaald door
apolair/polair karakter!!!!
• Tss polaire moleculen of polaire functionele groepen
o Ionaire of elektrostatische aantrekking (zoutbrug) → kation & anion
o Dipoolinteracties (dipool-dipoolkrachten) → bij partiële ladingen
o Waterstofbrugvorming (H-brugvorming) → bij bijzonder sterke partiële
ladingen & een O-H binding of N-H binding
o Londonkrachten
• Tss apolaire moleculen
o ENKEL de Londonkrachten
3
, 4.1. Tussen polaire functionele groepen
4.1.1. ZOUTBRUG of ionbinding
Anion & kation in elkaars buurt → oefenen elektrostatische aantrekkingskracht op elkaar uit.
Sterkte w weergegeven door: Wet v Coulomb: F = q1q2/r^2.D. (D= elektriciteitsconstante)
→ in luchtledige: D=1, in water: D=80 (in water is aantrkracht dus afgezwakt)
→ F is evenredig met q1 en q2, F is omgekeerd evenredig met r2 & D
4.1.2. Dipool-dipoolkracht
Tss polaire moleculen/pol functionele groepen met partiële positieve/negatieve ladingen →
ook elektrostatische aantrekking (dipool-dipoolinteractie/Keesomkracht)
Sterkte w weergegeven door: Wet v Coulomb: F = q1q2/r^3.D
→ ook RE met product vd nettodipoolmomenten, OE met r3
4.1.3. Waterstofbrugvorming
= nt-covalente elektrostatische aantrekking waarmee watermoleculen elkaar aantrekken.
→ H-bruggen stabiliseren oa secundaire structuur v eiwitten
Voorwaarden:
Onderlinge aantrekking via waterstofbrugvorming kan optreden tss moleculen met geschikte
functionele groepen waarin atomen voorkomen die sterk elektronegatief karakter hebben
→ zuurstof- en stikstofatomen
Waterstofbruggen kunnen in biomolecule optreden tss O-H of N-H groepen enerzijds (met H
rechtstreeks op O of N) en anderzijds atomen N en O op voorwaarde dat ze een vrij
elektronenpaar hebben.
Bvb. Alcoholgroep & aminogroep als funct groepen → beschikken beide over
waterstofatomen gebonden op O of N & een vrij elektronenpaar hierop (voorwaarden) →
sterk pos partiële lading op H atoom & sterk neg lading op N- of O-atoom vormt. Hierdoor
trekken ze elkaar aan.
Waterstofdonor = functionele groep met H-gebonden op O of N en met delta + op atoom
Waterstofacceptor = functionele groep die delta – draagt & op H-atoom vd andere funct
groep aantrekking uitoefent
4.2. Tussen apolaire (delen van) moleculen
4.2.1. Londonkrachten
Tussen apolaire mol kan ook elektrostatische aantrekking ontstaan wnr ze voldoende dicht
samenkomen. → komt doordat tijdelijke dipool in 1 apolaire mol een dipool induceert in een
2e mol → resulteert in zwakke aantrekking = Londonkracht
4
Inleiding
1. Biomoleculen
Macromoleculen, biomoleculen Bouwsteen (monomeer, covalent geb)
• Eiwitten (biopolymeer) Aminozuren (20)
• Polysachariden (biopolymeer) Monosachariden (eenvoudige suikers)
Bvb. Lactose of sucrose
• Vetten (niet-covalente krachten,
vormen bvb celmembranen)
• Nucleïnezuren (biopolymeer) Nucleotiden (suiker+base+fosfaatgroep)
Biopolymeer = covalente binding v stabiele eenheden/monomeren.
- Homobiopolymeren = bestaan uit 1 type polymeer
- Heterobiopolymeren = bestaan uit versch monomere bouwstenen (bvb dna & rna)
2. Functionele groepen & overzicht
Biomoleculen = koolstofskelet (R)+ functionele groepen
Koolstofketen = het apolaire (hydrofobe) deel ve biomolecule
→ apolaire door apolaire covalente bindingen (C-C en C-H)
- Alkylgroep = Lineaire (onvertakte) keten v op elkaar gebonden koolstofatomen
- Vertakte koolstofketen = hoofdketen met zijketen of 1/meerdere koolstofringen
Functionele groep = het polaire (hydrofiele) deel ve biomolecule
→ Door het sterk elektronegatief karakter van atomen zoals O, N (in vergelijking met C, P en
S) zijn covalente bindingen (zoals C-O, C-N en O-P) in de functionele groepen gepolariseerd.
Hierdoor zijn de functionele groepen polair. → voorzien dus biomolecule v polaire eigenschp
→ asymmetrische ladingsverdeling obv verschillen in EN in de atomen vd groep
Zie tabel!! Vanbuiten herkennen & kennen ! (zie volgende pag)
Opmerkingen!
- Verschil aminefunctie NH2 en amidefunctie (CO)NH2
o Amine → zwak basische functie, zure vorm is positief geladen (NH3+)
o Amide → geen base, neemt dus gn waterstofkation op, nt geladen
1
,2
, 3. Belang v nt-covalente aantrekkingskrachten (=zwakke) & functionele groepen in
structuur, stabiliteit & functie v biomoleculen
• Rol zwakke krachten in STABILITEIT biomoleculen
Stabiele structuur & functie biomol steunt op niet-covalente, zwakke elektrostatische
aantrekkingskrachten tss delen v deze moleculen. (kan enkel functie uitvoeren wnr
het op specifieke wijze is opgevouwen/georganiseerd)
• Rol zwakke krachten in communicatie tss biomoleculen
Hebben spec functionele groepen die belangrijk rol spelen in moleculaire herkenning
met andere biomol dmv nt-covalente zwakke aantrekkingen. → laat spec interactie
toe tss biomol zowel in als buiten cellulair milieu (vglb handdruk/knuffel mensen)
Voorbeeld 1: interactie insulinehormoon met receptor-eiwit op celmembr.
Insuline = regulator bloedsuikernivea.
Interactie v insuline met insulinereceptor zet
cellen aan om glucosemoleculen op te
nemen bij een te hoge glucoseconcentratie
in bloed. Bevat ‘chemische vingers’ in
contactzone onder vorm v tal vn functionele
groepen die elkaar via nt-covalente krachten
aantrekken & zo cc tss eiwitten mog maken.
Voorbeeld 2: moleculaire herkenning obv zwakke krachten vormt basis v Covid-19
Stekeleiwit (spike protein) & varianten herkennen eiwit op menselijke cellen waarna ze de
cel kunnen infilteren. = infectie. Door vaccin bevatten wij antilichamen (eiwitten) die op hun
opp een regio bevat die functionele groepen draagt waarmee spike-eiwit gebonden w zodat
het gn cellen meer kan infilteren. = beschermen tg infectie.
4. Zwakke aantrekkingskrachten (nt-covalent) tss biomoleculen
= elektrostatische krachten, want is aantrekking tss ladingen/ partiële ladingen
Types zwakke krachten: welk type optreedt tss 2 mol/funct groepen w bepaald door
apolair/polair karakter!!!!
• Tss polaire moleculen of polaire functionele groepen
o Ionaire of elektrostatische aantrekking (zoutbrug) → kation & anion
o Dipoolinteracties (dipool-dipoolkrachten) → bij partiële ladingen
o Waterstofbrugvorming (H-brugvorming) → bij bijzonder sterke partiële
ladingen & een O-H binding of N-H binding
o Londonkrachten
• Tss apolaire moleculen
o ENKEL de Londonkrachten
3
, 4.1. Tussen polaire functionele groepen
4.1.1. ZOUTBRUG of ionbinding
Anion & kation in elkaars buurt → oefenen elektrostatische aantrekkingskracht op elkaar uit.
Sterkte w weergegeven door: Wet v Coulomb: F = q1q2/r^2.D. (D= elektriciteitsconstante)
→ in luchtledige: D=1, in water: D=80 (in water is aantrkracht dus afgezwakt)
→ F is evenredig met q1 en q2, F is omgekeerd evenredig met r2 & D
4.1.2. Dipool-dipoolkracht
Tss polaire moleculen/pol functionele groepen met partiële positieve/negatieve ladingen →
ook elektrostatische aantrekking (dipool-dipoolinteractie/Keesomkracht)
Sterkte w weergegeven door: Wet v Coulomb: F = q1q2/r^3.D
→ ook RE met product vd nettodipoolmomenten, OE met r3
4.1.3. Waterstofbrugvorming
= nt-covalente elektrostatische aantrekking waarmee watermoleculen elkaar aantrekken.
→ H-bruggen stabiliseren oa secundaire structuur v eiwitten
Voorwaarden:
Onderlinge aantrekking via waterstofbrugvorming kan optreden tss moleculen met geschikte
functionele groepen waarin atomen voorkomen die sterk elektronegatief karakter hebben
→ zuurstof- en stikstofatomen
Waterstofbruggen kunnen in biomolecule optreden tss O-H of N-H groepen enerzijds (met H
rechtstreeks op O of N) en anderzijds atomen N en O op voorwaarde dat ze een vrij
elektronenpaar hebben.
Bvb. Alcoholgroep & aminogroep als funct groepen → beschikken beide over
waterstofatomen gebonden op O of N & een vrij elektronenpaar hierop (voorwaarden) →
sterk pos partiële lading op H atoom & sterk neg lading op N- of O-atoom vormt. Hierdoor
trekken ze elkaar aan.
Waterstofdonor = functionele groep met H-gebonden op O of N en met delta + op atoom
Waterstofacceptor = functionele groep die delta – draagt & op H-atoom vd andere funct
groep aantrekking uitoefent
4.2. Tussen apolaire (delen van) moleculen
4.2.1. Londonkrachten
Tussen apolaire mol kan ook elektrostatische aantrekking ontstaan wnr ze voldoende dicht
samenkomen. → komt doordat tijdelijke dipool in 1 apolaire mol een dipool induceert in een
2e mol → resulteert in zwakke aantrekking = Londonkracht
4
