BIOCHEMIE
DEEL 1 INLEIDING TOT DE BIOCHEMIE
1.1 Wat is biochemie?
= studie vh ‘leven’ op moleculair niveau, chemie vd levende cel, de studie vd
scheikundige processen vh leven
-hoofdthema’s:
• Structurele chemie v biomoleculen
• Metabolisme
• Opslag en overdracht van informatie
1.2 Cel is opgebouwd uit 4 groepen biomoleculen
-chemische elementen levende organismen:
• Essentieel: H, C, N, O, P, S
• Sporenelementen, wellicht essentieel: Na, Mg, Cl, I, Fe, …
• Aanwezig in sommige organismen: B, F, Br, As, Se, …
à zeer beperkt (primair: C, H, O, beetje N)
à ook al is een element weinig aanwezig kan het zeer essentieel zijn in een bepaald
proces
-C is centraal element
--- >50% vh drooggewicht ve cel
---veelzijdig: enkel en dubbel gebonden, lineair of vertakt of ringvormig
---aan C kunnen functionele groepen hechten die de chemische eigenschappen
bepalen
1.3 structurele organisatie van levende cellen
-plantencel heeft celwand
-plantencel is groter
-chloroplasten enz komen niet
voor in dierlijke cellen
-cel is complex maar geordend
---membranen zorgen voor compartimenten (organellen)
---water tss compartimenten met macromoleculen in
1
,-bouwstenen worden aan elkaar gehecht tot macromoleculen
---‘moleculaire economie’ = modulaire opbouw v grote moleculen
---op diversie manieren gecombineerd voor grote variatie
---voordelen:
• Beperkte hvlheid aan ruwe materialen nodig om te overleven
• Info zit vervat id volgorde vd bouwstenen in een keten
---kenmerkend aan levende cellen: voorkomen van enkele essentiële
biomacromoleculen (zie deel 2)
• Eiwitten: aminozuren
• Nucleïnezuren: nucleotiden
• Polysachariden: suikers
• Lipiden: vetzuren
---macromoleculen vormen samen grotere meer complexe structuren
-cel = basisunit voor leven
1.4 Structuur en eigenschappen van water
-water als solvent voor biomoleculen
---als molecule zich kan omringen met water
---interactie met water (eiwitten, polysacchariden, membranen en nucleïnezuren)
---chemische eig v water bepalen de functies v biomoleculen
-water is zeer polair
---elektrische dipool: + (H) en – (O) à trekt elkaar aan
à netwerk van waterstofbruggen: 1 molecule omgeven door 4
anderen (en zo door)
à waterstofbinding tss partieel pos H-atoom en partieel neg
O-atoom v 2 watermoleculen
-leven alleen mogelijk in waterig milieu
---beïnvloedt de 4 zwakke niet-covalente interacties (zie 1.5)
1.5 Niet-covalente interacties in biomoleculen
1) Lading-lading interacties (ionenparing)
2) Dipoolinteracties
3) Van der Waals interacties
4) H-bruggen
5) Hydrofobe interacties
à spelen belangrijke rol!
à zorgt voor flexibiliteit ve systeem
-waterstofbruggen
---relatief zwak maar zeer veel dus som v alle krachten is groot
---door zwakte toch makkelijk verbroken à flexibiliteit
---intermoleculair (baseparing in DNA) en intramoleculair (eiwitten)
2
,-hydrofobe interacties
---niet-polair molecule met ander niet-polaire
---water vrezend à komen graag samen (clusteren)
---vb olie
---kan significant egect hebben op stabiliteit ve macromolecule
-in realiteit veel verschillende interacties binnen 1 biomolecule
1.6 Water als solvent voor organische moleculen
-pos en neg komen los van elkaar en omringen zich elk met water
-goed solvent:
1) Polair karakter
2) Kan H-bruggen vormen
-oplosbaarheid v moleculen in water
---afhv de ratio van polaire tov niet-polaire groepen ie molecule
---hoe groter aandeel van niet-polaire groepen, hoe minder
oplosbaar in water en omgekeerd
-ionische en polaire substanties lossen op in water
---hydrofiel en elektrolyten
---molecule of ion omgeven door H-moleculen is gehydrateerd
---alle biomoleculen behalve lipiden zijn oplosbaar (vb glucose: heeft 5 OH-groepen)
---vb alcoholen: hoe langer keten, hoe minder oplosbaar
-niet polaire substanties zijn onoplosbaar in water
---hydrofoob egect= de exclusie van niet-polaire substanties door water (clusteren)
---wnr toch in water, gaan zich draaien voor zo min mogelijk contact met water
-amfipatisch molecule
= hydrofobe ketens met polaire uiteinden
---vb detergenten
---wasmiddelen, reinigingsmiddelen
-(poly)amfoliet = moleculen met zowel pos als neg geladen groepen
-polyelektroliet= macromolecule met vele maar 1 type geladen groepen (vb alles pos)
-soms afhv pH (id cel 7,4 behalve in lysosomen 5; neutraal vs zuur)
DEEL 2 BIOMOLECULEN: STRUCTUUR, FUNCTIE EN ORGANISATIE ID CEL
2.1 NUCLEOTIDEN EN NUCLEÏNEZUREN
-DNA= desoxyribonucleïnezuur
-RNA= ribonucleïnezuur
-ketenvormige macromoleculen opgebouwd uit nucleotiden
-dragers van erfelijk materiaal, bewaren en geven genetische info door
-replicatie
3
, 2.1.1 Nucleotidebouwstenen: chemische structuur
-DNA vs RNA:
1) Aromatische heterocyclische basen
-purine: adenine, guanine
-pyrimidine: cytosine, thymine vs uracil
2) Suiker: pentose; deoxyribose vs ribose
3) Fosfaatgroep (geeft neg lading)
-nucleoside = base + suiker
à verbonden via glycosidische binding
-nucleotide = nucleoside + fosfaatgroep
-vb ATP (adenosine trifosfaat)
-nucleotiden kunnen UV-licht absorberen (l= 250-280 nm)
-pyrimidines en purines komen zelden voor in vrije vorm id cel
---NDP en NTP’s komen voor in cel in complex met Mg2+
4
DEEL 1 INLEIDING TOT DE BIOCHEMIE
1.1 Wat is biochemie?
= studie vh ‘leven’ op moleculair niveau, chemie vd levende cel, de studie vd
scheikundige processen vh leven
-hoofdthema’s:
• Structurele chemie v biomoleculen
• Metabolisme
• Opslag en overdracht van informatie
1.2 Cel is opgebouwd uit 4 groepen biomoleculen
-chemische elementen levende organismen:
• Essentieel: H, C, N, O, P, S
• Sporenelementen, wellicht essentieel: Na, Mg, Cl, I, Fe, …
• Aanwezig in sommige organismen: B, F, Br, As, Se, …
à zeer beperkt (primair: C, H, O, beetje N)
à ook al is een element weinig aanwezig kan het zeer essentieel zijn in een bepaald
proces
-C is centraal element
--- >50% vh drooggewicht ve cel
---veelzijdig: enkel en dubbel gebonden, lineair of vertakt of ringvormig
---aan C kunnen functionele groepen hechten die de chemische eigenschappen
bepalen
1.3 structurele organisatie van levende cellen
-plantencel heeft celwand
-plantencel is groter
-chloroplasten enz komen niet
voor in dierlijke cellen
-cel is complex maar geordend
---membranen zorgen voor compartimenten (organellen)
---water tss compartimenten met macromoleculen in
1
,-bouwstenen worden aan elkaar gehecht tot macromoleculen
---‘moleculaire economie’ = modulaire opbouw v grote moleculen
---op diversie manieren gecombineerd voor grote variatie
---voordelen:
• Beperkte hvlheid aan ruwe materialen nodig om te overleven
• Info zit vervat id volgorde vd bouwstenen in een keten
---kenmerkend aan levende cellen: voorkomen van enkele essentiële
biomacromoleculen (zie deel 2)
• Eiwitten: aminozuren
• Nucleïnezuren: nucleotiden
• Polysachariden: suikers
• Lipiden: vetzuren
---macromoleculen vormen samen grotere meer complexe structuren
-cel = basisunit voor leven
1.4 Structuur en eigenschappen van water
-water als solvent voor biomoleculen
---als molecule zich kan omringen met water
---interactie met water (eiwitten, polysacchariden, membranen en nucleïnezuren)
---chemische eig v water bepalen de functies v biomoleculen
-water is zeer polair
---elektrische dipool: + (H) en – (O) à trekt elkaar aan
à netwerk van waterstofbruggen: 1 molecule omgeven door 4
anderen (en zo door)
à waterstofbinding tss partieel pos H-atoom en partieel neg
O-atoom v 2 watermoleculen
-leven alleen mogelijk in waterig milieu
---beïnvloedt de 4 zwakke niet-covalente interacties (zie 1.5)
1.5 Niet-covalente interacties in biomoleculen
1) Lading-lading interacties (ionenparing)
2) Dipoolinteracties
3) Van der Waals interacties
4) H-bruggen
5) Hydrofobe interacties
à spelen belangrijke rol!
à zorgt voor flexibiliteit ve systeem
-waterstofbruggen
---relatief zwak maar zeer veel dus som v alle krachten is groot
---door zwakte toch makkelijk verbroken à flexibiliteit
---intermoleculair (baseparing in DNA) en intramoleculair (eiwitten)
2
,-hydrofobe interacties
---niet-polair molecule met ander niet-polaire
---water vrezend à komen graag samen (clusteren)
---vb olie
---kan significant egect hebben op stabiliteit ve macromolecule
-in realiteit veel verschillende interacties binnen 1 biomolecule
1.6 Water als solvent voor organische moleculen
-pos en neg komen los van elkaar en omringen zich elk met water
-goed solvent:
1) Polair karakter
2) Kan H-bruggen vormen
-oplosbaarheid v moleculen in water
---afhv de ratio van polaire tov niet-polaire groepen ie molecule
---hoe groter aandeel van niet-polaire groepen, hoe minder
oplosbaar in water en omgekeerd
-ionische en polaire substanties lossen op in water
---hydrofiel en elektrolyten
---molecule of ion omgeven door H-moleculen is gehydrateerd
---alle biomoleculen behalve lipiden zijn oplosbaar (vb glucose: heeft 5 OH-groepen)
---vb alcoholen: hoe langer keten, hoe minder oplosbaar
-niet polaire substanties zijn onoplosbaar in water
---hydrofoob egect= de exclusie van niet-polaire substanties door water (clusteren)
---wnr toch in water, gaan zich draaien voor zo min mogelijk contact met water
-amfipatisch molecule
= hydrofobe ketens met polaire uiteinden
---vb detergenten
---wasmiddelen, reinigingsmiddelen
-(poly)amfoliet = moleculen met zowel pos als neg geladen groepen
-polyelektroliet= macromolecule met vele maar 1 type geladen groepen (vb alles pos)
-soms afhv pH (id cel 7,4 behalve in lysosomen 5; neutraal vs zuur)
DEEL 2 BIOMOLECULEN: STRUCTUUR, FUNCTIE EN ORGANISATIE ID CEL
2.1 NUCLEOTIDEN EN NUCLEÏNEZUREN
-DNA= desoxyribonucleïnezuur
-RNA= ribonucleïnezuur
-ketenvormige macromoleculen opgebouwd uit nucleotiden
-dragers van erfelijk materiaal, bewaren en geven genetische info door
-replicatie
3
, 2.1.1 Nucleotidebouwstenen: chemische structuur
-DNA vs RNA:
1) Aromatische heterocyclische basen
-purine: adenine, guanine
-pyrimidine: cytosine, thymine vs uracil
2) Suiker: pentose; deoxyribose vs ribose
3) Fosfaatgroep (geeft neg lading)
-nucleoside = base + suiker
à verbonden via glycosidische binding
-nucleotide = nucleoside + fosfaatgroep
-vb ATP (adenosine trifosfaat)
-nucleotiden kunnen UV-licht absorberen (l= 250-280 nm)
-pyrimidines en purines komen zelden voor in vrije vorm id cel
---NDP en NTP’s komen voor in cel in complex met Mg2+
4
