Biologie
0. Inleiding
Biologische moleculen
• organische moleculen
- proteïnen
- nucleïnezuren
- sachariden
- lipiden
• anorganische moleculen
De cel
• voeding → functies in en rond cel
• celdifferentiatie
• orgaanstelsels
Relatie cel en omgeving
• uitwisseling van stoffen
• communicatie tussen cellen
1. Chemie van het leven
Een atoom bestaat uit subatomaire deeltjes (of elementaire deeltjes)
Het centrale gedeelte is de kern
In kern bevinden zich protonen en neutronen (= subatomaire deeltjes) → nucleonen
Neutronen: neutraal geladen
Protonen: positief geladen
Elektronen: negatief geladen
Kern is positief geladen, schillen zijn negatief geladen
Atoom: neutraal want aantal protonen is altijd gelijk aan aantal elektronen
Dus atoom is elektrisch-neutraal (atoom zelf draagt geen lading!)
Rond de kern bevinden zich elektronen (elektronenwolk) → gepositioneerd t.o.v. cel
afhankelijk van grootte van energie-inhoud
1
,Biologie
Elektronen met lage energie-inhoud dichtst bij kern, elektronen met hogere energie-inhoud
verder weg van kern
Elektronenschillen: de energieniveaus waarop de elektronen bewegen
Het aantal elektronen per schil is 2N^2 (N is het nummer van de schil, schil dichtste bij kern is
1)
1ste schil (K): max 2 elektronen
2de schil (L): max 8 elektronen
3de schil (M): max 18 elektronen
4de schil (N): max 32 elektronen
Het aantal elektronen in de buitenste schil bepaalt de chemische eigenschap van atoom
Periodiek systeem: overzicht van alle chemische elementen
Opgesomd volgens atoomnummer (Z is aantal protonen in kern)
Gerangschikt volgens toenemende atoommassa en elektronenconfiguratie
Horizontaal: 7 perioden → 7 hoofdenergieniveaus, nummer van periode komt overeen met
nummer van buitenste bezette schil
Verticaal: groepen → elementen binnen dezelfde groep vertonen overeenkomstige
chemische eigenschappen, ze hebben hetzelfde aantal valentie-elektronen (hoofdgroepen a,
nevengroepen b)
Massagetal A is aantal protonen + aantal neutronen, dus verwijst naar kerndeeltjes
Isotopen: varianten van atomen (afgeronde relatieve atoommassa)
Elektronegatieve waarde: drukt uit in welke mate een atoom covalent gebonden elektronen
naar zich toe trekt
Atoombouw: hoe/waarom gaan atomen moleculen vormen?
Atomen streven naar edelgasconfiguratie → een maximaal gevulde schil = meest stabiele
toestand
Edelgassen (bv helium en neon) → chemisch inert: niet de neiging om te reageren met
andere atomen/extra elektronen op te nemen of af te geven
Andere elementen zijn minder stabiel door afwezigheid van edelgasconfiguratie en zijn dus
uiterst reactief (op zoek naar bindingspartner)
Hoe verhogen? Elektronen uitwisselen tussen atomen of delen→ chemische binding →
ontstaan van moleculen
2
,Biologie
1.1 Ionbinding
= chemische binding vormen door het uitwisselen van elektronen tussen atomen
→ atoom A doneert elektron aan atoom B waardoor beiden een gevulde buitenste schil
krijgen
Verlies van elektron, dan is het aantal protonen > het aantal elektronen
Dus nu een + geladen ion of kation
Opname van een elektron, dan is aantal protonen < aantal elektronen
Dus nu een - geladen ion of anion
Ionbinding: tegengesteld geladen ionen trekken elkaar aan
Positieve of negatieve ladingen (analoge ladingen) stoten elkaar af
Bijvoorbeeld:
Lithium; 1 elektron op buitenste schil
Kan HE worden, 1 elektron afgeven aan fluor
Fluor streeft naar edelgasconfiguratie van neon
Lithium geeft 1 elektron aan fluor → ionbinding
1.2 Covalente binding
= chemische binding vormen door elektronen gemeenschappelijk te stellen tussen atomen
→ elektronen worden niet overgedragen, maar blijven bij oorspronkelijk atoom horen
→ elektronen worden gedeeld tussen atomen waardoor atomen maximaal gevulde
buitenste schil bereiken
Enkelvoudige binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 1 paar elektronen
Dubbele binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 2 elektronenparen
3
, Biologie
Drievoudige binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 3 elektronenparen
1.3 Polariteit van de chemische binding
Het type chemische binding is afhankelijk van de elektronegativiteit van de bindingspartners
Elektronegatieve waarde = maat voor de kracht waarmee een atoom vreemde
(bindings)elektronen aantrekt
Bij bepaling van type binding: kijken naar verschil in elektronegatieve waarde tussen de
bindingspartners:
• verschil groter of gelijk aan 1,7: ionbinding
• verschil kleiner dan 1,7: covalente binding
Bij een zuiver covalente binding of apolaire binding worden de elektronen gelijkmatig
verdeeld: de atomen zijn van dezelfde soort en hebben dezelfde elektronegatieve waarde
(verschil is 0) → de uitgeoefende aantrekkingskracht door atoomkernen is even groot
Bij een polaire covalente binding worden de elektronen ongelijkmatig verdeeld en bevinden
de elektronen zich dus vaker dichter in de buurt van de kern van het ene atoom dan van het
andere atoom (verschuiving) → het bindend elektronenpaar wordt sterker aangetrokken tot
het atoom met de hoogste elektronegatieve waarde
• Ontstaan van partiële lading of deellading bij bindende atomen
- atoom met hoogste EN wordt partieel negatief geladen -
- atoom met laagste EN wordt partieel positief geladen +
EN chloor > EN waterstof
Spectrum van polariteit:
0% EN 0,5 EN 1,7 100%
Apolaire covalente binding Polaire covalente binding Sterk polair, ionbinding
Geen deelladingen Deelladingen + - Ladingen + -
4
0. Inleiding
Biologische moleculen
• organische moleculen
- proteïnen
- nucleïnezuren
- sachariden
- lipiden
• anorganische moleculen
De cel
• voeding → functies in en rond cel
• celdifferentiatie
• orgaanstelsels
Relatie cel en omgeving
• uitwisseling van stoffen
• communicatie tussen cellen
1. Chemie van het leven
Een atoom bestaat uit subatomaire deeltjes (of elementaire deeltjes)
Het centrale gedeelte is de kern
In kern bevinden zich protonen en neutronen (= subatomaire deeltjes) → nucleonen
Neutronen: neutraal geladen
Protonen: positief geladen
Elektronen: negatief geladen
Kern is positief geladen, schillen zijn negatief geladen
Atoom: neutraal want aantal protonen is altijd gelijk aan aantal elektronen
Dus atoom is elektrisch-neutraal (atoom zelf draagt geen lading!)
Rond de kern bevinden zich elektronen (elektronenwolk) → gepositioneerd t.o.v. cel
afhankelijk van grootte van energie-inhoud
1
,Biologie
Elektronen met lage energie-inhoud dichtst bij kern, elektronen met hogere energie-inhoud
verder weg van kern
Elektronenschillen: de energieniveaus waarop de elektronen bewegen
Het aantal elektronen per schil is 2N^2 (N is het nummer van de schil, schil dichtste bij kern is
1)
1ste schil (K): max 2 elektronen
2de schil (L): max 8 elektronen
3de schil (M): max 18 elektronen
4de schil (N): max 32 elektronen
Het aantal elektronen in de buitenste schil bepaalt de chemische eigenschap van atoom
Periodiek systeem: overzicht van alle chemische elementen
Opgesomd volgens atoomnummer (Z is aantal protonen in kern)
Gerangschikt volgens toenemende atoommassa en elektronenconfiguratie
Horizontaal: 7 perioden → 7 hoofdenergieniveaus, nummer van periode komt overeen met
nummer van buitenste bezette schil
Verticaal: groepen → elementen binnen dezelfde groep vertonen overeenkomstige
chemische eigenschappen, ze hebben hetzelfde aantal valentie-elektronen (hoofdgroepen a,
nevengroepen b)
Massagetal A is aantal protonen + aantal neutronen, dus verwijst naar kerndeeltjes
Isotopen: varianten van atomen (afgeronde relatieve atoommassa)
Elektronegatieve waarde: drukt uit in welke mate een atoom covalent gebonden elektronen
naar zich toe trekt
Atoombouw: hoe/waarom gaan atomen moleculen vormen?
Atomen streven naar edelgasconfiguratie → een maximaal gevulde schil = meest stabiele
toestand
Edelgassen (bv helium en neon) → chemisch inert: niet de neiging om te reageren met
andere atomen/extra elektronen op te nemen of af te geven
Andere elementen zijn minder stabiel door afwezigheid van edelgasconfiguratie en zijn dus
uiterst reactief (op zoek naar bindingspartner)
Hoe verhogen? Elektronen uitwisselen tussen atomen of delen→ chemische binding →
ontstaan van moleculen
2
,Biologie
1.1 Ionbinding
= chemische binding vormen door het uitwisselen van elektronen tussen atomen
→ atoom A doneert elektron aan atoom B waardoor beiden een gevulde buitenste schil
krijgen
Verlies van elektron, dan is het aantal protonen > het aantal elektronen
Dus nu een + geladen ion of kation
Opname van een elektron, dan is aantal protonen < aantal elektronen
Dus nu een - geladen ion of anion
Ionbinding: tegengesteld geladen ionen trekken elkaar aan
Positieve of negatieve ladingen (analoge ladingen) stoten elkaar af
Bijvoorbeeld:
Lithium; 1 elektron op buitenste schil
Kan HE worden, 1 elektron afgeven aan fluor
Fluor streeft naar edelgasconfiguratie van neon
Lithium geeft 1 elektron aan fluor → ionbinding
1.2 Covalente binding
= chemische binding vormen door elektronen gemeenschappelijk te stellen tussen atomen
→ elektronen worden niet overgedragen, maar blijven bij oorspronkelijk atoom horen
→ elektronen worden gedeeld tussen atomen waardoor atomen maximaal gevulde
buitenste schil bereiken
Enkelvoudige binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 1 paar elektronen
Dubbele binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 2 elektronenparen
3
, Biologie
Drievoudige binding: binding tussen 2 atomen door het delen van 3 elektronenparen
1.3 Polariteit van de chemische binding
Het type chemische binding is afhankelijk van de elektronegativiteit van de bindingspartners
Elektronegatieve waarde = maat voor de kracht waarmee een atoom vreemde
(bindings)elektronen aantrekt
Bij bepaling van type binding: kijken naar verschil in elektronegatieve waarde tussen de
bindingspartners:
• verschil groter of gelijk aan 1,7: ionbinding
• verschil kleiner dan 1,7: covalente binding
Bij een zuiver covalente binding of apolaire binding worden de elektronen gelijkmatig
verdeeld: de atomen zijn van dezelfde soort en hebben dezelfde elektronegatieve waarde
(verschil is 0) → de uitgeoefende aantrekkingskracht door atoomkernen is even groot
Bij een polaire covalente binding worden de elektronen ongelijkmatig verdeeld en bevinden
de elektronen zich dus vaker dichter in de buurt van de kern van het ene atoom dan van het
andere atoom (verschuiving) → het bindend elektronenpaar wordt sterker aangetrokken tot
het atoom met de hoogste elektronegatieve waarde
• Ontstaan van partiële lading of deellading bij bindende atomen
- atoom met hoogste EN wordt partieel negatief geladen -
- atoom met laagste EN wordt partieel positief geladen +
EN chloor > EN waterstof
Spectrum van polariteit:
0% EN 0,5 EN 1,7 100%
Apolaire covalente binding Polaire covalente binding Sterk polair, ionbinding
Geen deelladingen Deelladingen + - Ladingen + -
4
