samenvatting - biomoleculen en cellen partim biomoleculen

INLEIDING

INLEIDING

- Eigenschappen leven bepaald door biomoleculen
o Voortplanting, groei, metabolisme, signaaltransductie, …
- Morfologie: macroscopische, microscopische & submicroscopische
biochemie: macromoleculen & moleculen
- 1 agnstrom = Å = 10−10 m = 1C-C binding
- Sommige processen heel snel  belangrijk dat snel gaan
sommige trager: bv complex enzymatische reactie, ontrollen DNA

4klassen biomoleculen

- Eiwitten, suikers, nucleïnezuren, vetten
o Komen allemaal voor in waterige omgeving (H2O)
- Chemische samenstelling
o Primair: C,H & O =94%
 C-C bindingen zeer stabiel: enkel, dubbel of driedubbel
o Secundair: N, P, S, Cl, K, Ca, Mg =6%
 P: essentieel in energiemetabolisme & structuur nucleïnezuren
 S: component eiwitten
 Ionen: eiwitstructuur & katalytische werking enzymen
o Microbestanddelen: Fe, Zn, I
 Metalen met essentiële fct
o Sporen: Mn, Cu, Co, F, Se
- Te kort microbestanddelen & sporen heeft grote gevolgen
o Te kort ijze  te kort zuurstoftransporters in bloed  energie te kort
in grote hoeveelheden toxisch
- 3D structuur
o Belangrijke rol bij biochmeische & fysiologische functie v/e biomoleculen
 Bv enzymatische reactie
o 1AZ verandert MAAR 3D verandert niet  geen invloed
 SNIP = 1base verandert
o Enzym = eiwit dat functie uitvoert
- Voorstelling 3D strucutuur
o Space filling: atomen worden voorgesteld als bollen welke overeenkomen met werkelijke
ruimte dat atoom inneemt  bindingen niet zichtbaar
o Ball & stick: atomen voorgesteld als bollen, bindingen als stick




1

,BINDINGEN EN FUNCTIONELE GROEPEN


COVALENTE INTERACTIES
- Binding waarbij atomen elektronen delen
- GEEN ionische binding = complete transfer elektronen
- Stevige interactie  valt niet uiteen in water (tss 330-400kJ/mol)
Binding Structuur Voorkomen Fosfodiester Nucleïnezuren,
fosfolipiden
Ether Membraanlipiden



Amide polypeptiden

Carboxyl ester Triglyceriden




Thioester Acetyl-Co enzyme A

Fosfaat ester Fosfo eiwitten


Thioether Methione




Fosfodiester Nucleïnezuren,
fosfolipiden
NIET COVALENTE INTERACTIES
- Groot effect op structuur
- Individueel zwak (2-40kJ/mol)  samengesteld zorgen voor stabiliteit molecule
o Makkelijk te verbreken individueel  flexibiliteit in structuur belangrijk vr functie

Dipoolinteractie

- Permanente dipolen
o Ongelijke verdeling lading  1uiteinde positiever dan andere  polair
o Netto lading kan nul zijn
o Dipoolmoment µ = maat voor polariteit molecule
 Kunnen elkaar uitschakelen
o Aangeduid als vector µ=qx
 Q=lading, X=afstand
 Som van vectoren over verschillende bindingen
o Bv water
- Geïnduceerde dipolen
o Niet polaire molecule kunnen dipoolmoment krijgen bv in elektrisch veld
 Afkomstig labo of geladen/dipolair molecule
o Aromatische moleculen makken geïnduceerd  elektronen kunnen makkelijk verplaatsen
- Dipolen kunnen elkaar opheffen  geen dipoolmoment
o Bij symmetrische moleculen
- Hoe groter dipoolmoment  hoe polairder structuur

Van der waals krachten

- Atomen hebben elektronenwolken
o Dicht bij elkaar: gaan overlappen
- Te dicht  afstotende kracht = r-12
- Minimumafstand waarop 2atomen naderen = Van der waals radius R
o Dichtste afstand = R1+R2 met R1&R2 van der waals radii 2atomen

2

, - Grafiek
o Rood = aantrekking
blauw = afstoting
zwart = totale energie
o Atomen ver van elkaar  geen waarneming  geen kracht
komen dichter  aantrekking
met elkaar in contact  sterke afstoting
 Afstoting sterker dan aantrekking
- Effect 3D structuur moleculen
o Sterisch hindering  e- wolken te dicht bij elkaar
- Zwakke tot zeer zwakke krachten bij intermoleculaire interacties tss neutrale atomen

Waterstofbruggen

- Intermoleculaire kracht tss elektronenpaar op sterk elektronegatief atoom (N, O & F)& naburig H
atoom gebonden op ander sterk elektronegatief atoom

Zoutbruggen

- Elektrostatische binding tss 2 tegengestelde geladen atomen
- Lading-lading interactie
- Sterkste niet-covalente binding

Hydrofobe interacties

- Geen interactie aangaan met water
- Minimaliseren contact oppervalk tss hydrofobe structuren & water


FUNCTIONELE GROEPEN




3

, WATER


CENTRAAL BIOCHEMISCHE PROCESSEN
- Alle biomoleculen in waterige omgeving  effect op vorm
- Organismen bestaan uit meer dan 70% water
- Zorgt voor transport naar/van plaats van chemische reactie
- Actieve rol bij chemische processen
o Ionaire groepen kunnen optreden als reactieve groepen
- Fotosynthese: oxidatie van water met vorming zuurstof
- …


EIGENSCHAPPEN
- 2 waterstof & 1zuurstof
- Driehoekige vorm
o Hoek = 104,5°
- Zuurstof: 4sp³ orbitalen  nemen hoeken van tetraëder in
o Waterstof nemen er 2 in & ongebonden elektronen andere 2
- Dipoolmoment  van de waals krachten

Polariteit

- Elektrostatische interacties cruciaal
- Zuurstof elektronegatief dmv ongepaarde elektronen
waterstofatomen partieel positief

H-bruggen

- H2O = dipolen  oriënteren met vomring H-brug = cohesie
- OH-binding molecule + elektronenpaar andere
- Max 4H-burggen


STRUCTUUR
IJs

- Geordend  tetraëder
- Elke watermolecule maakt H-brug met 4andere
- Open structuur  zet uit bij bevriezen

Water

- Verbreken tetraëdische binding H-bruggen
- ~15% minder H-bruggen dan ijs
- Elke watermolecule neemt andere plaats in elke 10 -12 s
 moeilijk exacte structuur te bepalen
- Meer beweging mogelijk  snel fluctuerend 3D netwerk van H-bruggen


ALS OPLOSMIDDEL
- Oplosbaarheid product = kan beter interageren met solvent dan met eigen moleculen
- Vooral polaire & ionaire moleculen opgelost in water = hydrofiel

4