Molecular Biology of the Cell - Hoofdstuk 2
Sterke bindingen:
Covalente binding Van der Waals
Zwavelbruggen tussen eiwitten
Zwakke bindingen:
Ion-binding
Van der Waals binding
H-bruggen
Hydrofobe interacties
Wetten van Kluyver:
De biologie van alle cellen is in essentie hetzelfde
De biologie kan heel veel
Dankzij 4 miljard jaar evolutie: mutatie, selectie en recombinatie
Stoffen die nodig zijn voor het leven: C, H, N, O (in water), P (in DNA), S (cysteïne en methionine in
eiwitten), micro-elementen, Gibbs vrije energie en het leven zelf
Het leven zelf functioneert als matrijs voor nieuw leven ( sterke homologie aminozuren, structuur)
Experiment van Pasteur: liet gistcellen in een afgesloten fles groeien, maar deze cellen groeiden niet
als de gerst en de fles eerst verwarmd had tot 100 graden leven is één keer ontstaan en ontstaat
niet steeds opnieuw, nieuw leven ontstaat door dezelfde levende enzymen
ontkracht zelf-organisatie
Entropie: hoe meer chaos, hoe meer entropie
- Schrödinger paradox: Psysics: order to chaos en Biology: chaos to order
Intracellulaire chaos wordt minder door afgifte van warmte biologie blij
Totale chaos neemt toe natuurkunde blij
Activeringsenergie: een stuk over de energiedrempel heen voordat de stof de chemische reactie kan
ondergaan zodat het in een stabielere staat terechtkomt
Enzymen (catalyst) verlagen de energiedrempel zodat meerdere stoffen in de cel een
chemische reactie kunnen ondergaan, dit doen ze door te binden aan substraten en hierdoor
kan het substraat worden omgezet in producten
Enzymen verlagen niet ∆𝐺!
Het systeem wil een afname in ‘energie’ G (enthalpie)
De cel importeert Gibbs vrije energie G interne Gibbs energie
opbouwen (entropie afname en energie toename) en deels om zijn
processen aan te drijven waardoor wat G verloren gaat
Strategie:
10 katabole processen (energieleverend): glucose afbraak,
ketonlichaam afbraak, glutamine afbraak enz.
10 anabole processen (energienodig): potentiaalgeleiding,
repolarisatie, glutamaat secretie, GABA secretie enz.
Dus dit zijn totaal 20 koppelenzymen
ATP levert energie en ADP neemt energie op
De totale Gibbs energie moet afnemen zodat de totale entropie toeneemt
1
, [𝑋]
Evenwichtsconstante K:
[𝑌]
Als de [X] in en cel gelijk is aan [Y] dan zullen de stoffen niet meer naar elkaar worden omgezet en
dan ∆𝐺 = 0
G hangt af van: ↓ hoe hoger, hoe betere aandrijving van anabole reacties
De aard van de reactanten
De concentraties van de reactanten
∆𝐺 < 0 voor een spontane reactie
Energiedragers: coenzymen, via chemische zijgroep of elektronen in
een hoger energielevel (ATP, NADH en NADPH)
ADP ATP
NAD+ (neemt 2e- en H+ op) NADH (geldt ook voor NADP+)
Katabolisme: glucose CO2 + ATP, toepassingen:
PET: glucose wordt gelabeld en zo kan er gemeten worden
hoeveel glucose er verbruikt wordt veel glucose duidt op tumoren
Gibbs energie uit oxidatie zonder elektron acceptor: glucose
Splitsen met behulp van water (toevoegen)
Waterstof van linker molecuul afsplitsen deels negatief
Interne redox reactie door de O van de hydroxyl groep aan de aldehyde groep te plaatsen
Metabolisme in de cel:
Glycolyse: oxideren van suikers, produceren van ATP zonder O2 2x pyruvate, 2x ATP
en 2x NADH
Citroenzuurcyclus: 2/3 van de totale oxidatie 6x CO2, 6 hoge-energie elektronen
(3x NADH), FADH2 en GTP
Elektronentransportketen: binnenste membraan van mitochondriën, elektronen komen in
lagere energiestaat en met vrijkomende energie worden H+ ionen door het membraan
getransporteerd en dit verschil in H+ concentratie zorgt voor energie voor processen (ADP
ATP)
Oxidatieve fosforylering: elektronen worden aan O2 overgedragen en deze vormen samen
met H+ ionen water
Hoofdstuk 3
Macromolecuul Aspect Hoe?
Eiwitten Processen (omzettingen, signalering) Specifieke katalyse
Membranen Bijeen houden Amfipatische zelforganisatie (hydrofiel en
hydrofoob)
Nucleïnezuren Geheugen Quaternaire code, complementair
Polysachariden Energie opslag, stevigheid Suikerketen
Eiwitfuncties:
Koppeling van energetisch opwaartse processen aan neerwaartse aandrijfprocessen
Transporteren van stoffen over membranen
Sneller doen verlopen van neerwaartse processen (katalyse)
Doorgeven van signalen
Richten van processen die door andere eiwitten gekatalyseerd worden (transcriptieregulatie)
2
Sterke bindingen:
Covalente binding Van der Waals
Zwavelbruggen tussen eiwitten
Zwakke bindingen:
Ion-binding
Van der Waals binding
H-bruggen
Hydrofobe interacties
Wetten van Kluyver:
De biologie van alle cellen is in essentie hetzelfde
De biologie kan heel veel
Dankzij 4 miljard jaar evolutie: mutatie, selectie en recombinatie
Stoffen die nodig zijn voor het leven: C, H, N, O (in water), P (in DNA), S (cysteïne en methionine in
eiwitten), micro-elementen, Gibbs vrije energie en het leven zelf
Het leven zelf functioneert als matrijs voor nieuw leven ( sterke homologie aminozuren, structuur)
Experiment van Pasteur: liet gistcellen in een afgesloten fles groeien, maar deze cellen groeiden niet
als de gerst en de fles eerst verwarmd had tot 100 graden leven is één keer ontstaan en ontstaat
niet steeds opnieuw, nieuw leven ontstaat door dezelfde levende enzymen
ontkracht zelf-organisatie
Entropie: hoe meer chaos, hoe meer entropie
- Schrödinger paradox: Psysics: order to chaos en Biology: chaos to order
Intracellulaire chaos wordt minder door afgifte van warmte biologie blij
Totale chaos neemt toe natuurkunde blij
Activeringsenergie: een stuk over de energiedrempel heen voordat de stof de chemische reactie kan
ondergaan zodat het in een stabielere staat terechtkomt
Enzymen (catalyst) verlagen de energiedrempel zodat meerdere stoffen in de cel een
chemische reactie kunnen ondergaan, dit doen ze door te binden aan substraten en hierdoor
kan het substraat worden omgezet in producten
Enzymen verlagen niet ∆𝐺!
Het systeem wil een afname in ‘energie’ G (enthalpie)
De cel importeert Gibbs vrije energie G interne Gibbs energie
opbouwen (entropie afname en energie toename) en deels om zijn
processen aan te drijven waardoor wat G verloren gaat
Strategie:
10 katabole processen (energieleverend): glucose afbraak,
ketonlichaam afbraak, glutamine afbraak enz.
10 anabole processen (energienodig): potentiaalgeleiding,
repolarisatie, glutamaat secretie, GABA secretie enz.
Dus dit zijn totaal 20 koppelenzymen
ATP levert energie en ADP neemt energie op
De totale Gibbs energie moet afnemen zodat de totale entropie toeneemt
1
, [𝑋]
Evenwichtsconstante K:
[𝑌]
Als de [X] in en cel gelijk is aan [Y] dan zullen de stoffen niet meer naar elkaar worden omgezet en
dan ∆𝐺 = 0
G hangt af van: ↓ hoe hoger, hoe betere aandrijving van anabole reacties
De aard van de reactanten
De concentraties van de reactanten
∆𝐺 < 0 voor een spontane reactie
Energiedragers: coenzymen, via chemische zijgroep of elektronen in
een hoger energielevel (ATP, NADH en NADPH)
ADP ATP
NAD+ (neemt 2e- en H+ op) NADH (geldt ook voor NADP+)
Katabolisme: glucose CO2 + ATP, toepassingen:
PET: glucose wordt gelabeld en zo kan er gemeten worden
hoeveel glucose er verbruikt wordt veel glucose duidt op tumoren
Gibbs energie uit oxidatie zonder elektron acceptor: glucose
Splitsen met behulp van water (toevoegen)
Waterstof van linker molecuul afsplitsen deels negatief
Interne redox reactie door de O van de hydroxyl groep aan de aldehyde groep te plaatsen
Metabolisme in de cel:
Glycolyse: oxideren van suikers, produceren van ATP zonder O2 2x pyruvate, 2x ATP
en 2x NADH
Citroenzuurcyclus: 2/3 van de totale oxidatie 6x CO2, 6 hoge-energie elektronen
(3x NADH), FADH2 en GTP
Elektronentransportketen: binnenste membraan van mitochondriën, elektronen komen in
lagere energiestaat en met vrijkomende energie worden H+ ionen door het membraan
getransporteerd en dit verschil in H+ concentratie zorgt voor energie voor processen (ADP
ATP)
Oxidatieve fosforylering: elektronen worden aan O2 overgedragen en deze vormen samen
met H+ ionen water
Hoofdstuk 3
Macromolecuul Aspect Hoe?
Eiwitten Processen (omzettingen, signalering) Specifieke katalyse
Membranen Bijeen houden Amfipatische zelforganisatie (hydrofiel en
hydrofoob)
Nucleïnezuren Geheugen Quaternaire code, complementair
Polysachariden Energie opslag, stevigheid Suikerketen
Eiwitfuncties:
Koppeling van energetisch opwaartse processen aan neerwaartse aandrijfprocessen
Transporteren van stoffen over membranen
Sneller doen verlopen van neerwaartse processen (katalyse)
Doorgeven van signalen
Richten van processen die door andere eiwitten gekatalyseerd worden (transcriptieregulatie)
2
