Hoofdstuk 1: De zwakke krachten
en hun rol in de biochemie
1. INLEIDING
• zwakke, niet-covalente associaties
o waterstofbrugvorming
o ionaire of elektrostatische binding beïnvloed door naburige watermoleculen
o hydrofoob effect
o van der Waals interactie
2. WATERMOLECULEN VORMEN EEN NETWERK VIA
WATERSTOFBRUGGEN
2.1. VORMING VAN EEN WATERSTOFBRUG
• grotere elektronegativiteit van het zuurstofatoom
• zuurstof zuigt gemeenschappelijke elektronenparen van de covalente bindingen met
de waterstofatomen naar zich toe
• polaire structuur dipoolmoment
o O: partieel negatieve lading
o H: partieel positieve lading
• vrije elektronenpaar van een zuurstofatoom positioneert zich naar een
waterstofatoom van een naburige watermolecule waterstofbrug
2.2. KENMERKEN VAN EEN WATERSTOFBRUG
• geen elektronen gedeeld (>< covalente binding)
• energie: 5 kcal/mol1 (lager dan bindingsenergie van covalente binding)
• afstand tussen kernen: 2,7 Å2 (bij covalente binding: 1,2 Å)
• waterstofbruggen wisselen continu uit tussen de waterstofmoleculen dynamisch
netwerk hoog kookpunt van water
1 1 kcal = 4,184 kJ
2 Angstrom (Å) is een veelgebruikte lengtemaat in de structurele biochemie omdat de eenheid de
lengte van de covalente binding benadert. In IUPAC eenheden is 1Å gelijk aan 10 -10m of 0,1nm.
1
, Figuur 1.1. Figuur 1.2. Figuur 1.3.
Ruimtevullend Geometrie van Dynamisch netwerk van
model: een watermoleculen, de volle
zuurstofatoom is watermolecule, de lijnen zijn de covalente
rood en de twee partiële ladingen interacties, de grijze
waterstofatomen worden met 𝛿 stippellijnen de
zijn wit weergegeven waterstofbruggen
3. WATERSTOFBRUGGEN ONTSTAAN OOK TUSSEN
BIOMOLECULEN MET DE GESCHIKTE FUNCTIONELE GROEPEN
• geschikte functionele groepen: groepen met atomen met een elektronegatief karakter
o vb: zuurstof-en stikstofatomen
o vb: alcohol-, amino-, carbonyl-en amidegroepen
• gevolg van waterstofbruggen: goede oplosbaarheid hydrofiele moleculen
• voorbeeld: waterstofbrugvorming tussen amino-en alcoholgroep
o beiden beschikken over waterstofatomen en een vrij elektronenpaar
o groep kan waterstofatoom geven (=waterstofbrugdonor) naar het vrije
elektronenpaar van een naburige molecule (=waterstofbrugacceptor)
▪ links: hydroxielgroep is donor, stikstofatoom is acceptor
▪ rechts: aminogroep is donor, zuurstofatoom is acceptor
o opm: lineaire waterstofbruggen zijn het sterkst
donor acceptor acceptor donor
H H
R O H N R O
H N R
H
H
lineair niet-lineair
Figuur 1.4. Waterstofbrugvorming tussen polaire moleculen
4. DE IONAIRE
BINDING
2
en hun rol in de biochemie
1. INLEIDING
• zwakke, niet-covalente associaties
o waterstofbrugvorming
o ionaire of elektrostatische binding beïnvloed door naburige watermoleculen
o hydrofoob effect
o van der Waals interactie
2. WATERMOLECULEN VORMEN EEN NETWERK VIA
WATERSTOFBRUGGEN
2.1. VORMING VAN EEN WATERSTOFBRUG
• grotere elektronegativiteit van het zuurstofatoom
• zuurstof zuigt gemeenschappelijke elektronenparen van de covalente bindingen met
de waterstofatomen naar zich toe
• polaire structuur dipoolmoment
o O: partieel negatieve lading
o H: partieel positieve lading
• vrije elektronenpaar van een zuurstofatoom positioneert zich naar een
waterstofatoom van een naburige watermolecule waterstofbrug
2.2. KENMERKEN VAN EEN WATERSTOFBRUG
• geen elektronen gedeeld (>< covalente binding)
• energie: 5 kcal/mol1 (lager dan bindingsenergie van covalente binding)
• afstand tussen kernen: 2,7 Å2 (bij covalente binding: 1,2 Å)
• waterstofbruggen wisselen continu uit tussen de waterstofmoleculen dynamisch
netwerk hoog kookpunt van water
1 1 kcal = 4,184 kJ
2 Angstrom (Å) is een veelgebruikte lengtemaat in de structurele biochemie omdat de eenheid de
lengte van de covalente binding benadert. In IUPAC eenheden is 1Å gelijk aan 10 -10m of 0,1nm.
1
, Figuur 1.1. Figuur 1.2. Figuur 1.3.
Ruimtevullend Geometrie van Dynamisch netwerk van
model: een watermoleculen, de volle
zuurstofatoom is watermolecule, de lijnen zijn de covalente
rood en de twee partiële ladingen interacties, de grijze
waterstofatomen worden met 𝛿 stippellijnen de
zijn wit weergegeven waterstofbruggen
3. WATERSTOFBRUGGEN ONTSTAAN OOK TUSSEN
BIOMOLECULEN MET DE GESCHIKTE FUNCTIONELE GROEPEN
• geschikte functionele groepen: groepen met atomen met een elektronegatief karakter
o vb: zuurstof-en stikstofatomen
o vb: alcohol-, amino-, carbonyl-en amidegroepen
• gevolg van waterstofbruggen: goede oplosbaarheid hydrofiele moleculen
• voorbeeld: waterstofbrugvorming tussen amino-en alcoholgroep
o beiden beschikken over waterstofatomen en een vrij elektronenpaar
o groep kan waterstofatoom geven (=waterstofbrugdonor) naar het vrije
elektronenpaar van een naburige molecule (=waterstofbrugacceptor)
▪ links: hydroxielgroep is donor, stikstofatoom is acceptor
▪ rechts: aminogroep is donor, zuurstofatoom is acceptor
o opm: lineaire waterstofbruggen zijn het sterkst
donor acceptor acceptor donor
H H
R O H N R O
H N R
H
H
lineair niet-lineair
Figuur 1.4. Waterstofbrugvorming tussen polaire moleculen
4. DE IONAIRE
BINDING
2
