1 structuur, chemische eigenschappen en functies van de biomolecule .................................................................. 4
1.1 chemische samenstellingen van de cel ................................................................................................................... 4
1.2 het element koolstof in de biochemie ...................................................................................................................... 5
1.3 onderscheid: polair – apolair ................................................................................................................................... 5
1.4 onderscheid: stevige bindingen - zwakke bindingen ................................................................................................ 5
1.5 overzicht van de bouwstenen van de macromoleculen en bindingen ertussen ...................................................... 5
1.6 Enkelvoudige + meervoudige suikers...................................................................................................................... 7
1.6.1 Monosachariden .............................................................................................................................................. 7
1.6.2 di/ olgi/ polysachariden .................................................................................................................................. 10
1.6.2.1 disachariden .............................................................................................................................. 10
1.6.2.2 trisachariden .............................................................................................................................. 10
1.6.2.3 polysachariden .......................................................................................................................... 10
1.7 vetzuren en lipiden ................................................................................................................................................ 12
1.7.1 vetzuren ........................................................................................................................................................ 12
1.7.2 Neutrale lipiden, traicylglycerolen of triglyceriden .......................................................................................... 12
1.7.3 Fosfolipiden.................................................................................................................................................... 13
1.7.4 Glycolipiden ................................................................................................................................................... 13
1.8 Aminozuren + proteinen ........................................................................................................................................ 14
1.8.1 Algemene structuur van proteinen ................................................................................................................. 14
1.8.2 Functies proteinen ......................................................................................................................................... 14
1.8.3 Aminozuren ................................................................................................................................................... 15
1.8.4 peptiden, polypeptiden en proteinen .............................................................................................................. 16
1.8.5 Ruimtelijke structuur ..................................................................................................................................... 16
1.8.6 Iso- elektrischpunt van proteinen .................................................................................................................. 19
1.8.7 Heteroproteinen of geconjugeerde proteinen................................................................................................. 19
1.9 Nucleotiden en nucleinezuren ............................................................................................................................... 20
1.9.1 Structuur van erfelijk materiaal...................................................................................................................... 20
1.9.2 Expressie van erfelijk materiaal ..................................................................................................................... 21
1.9.2.1 DNA als genetisch materiaal ..................................................................................................... 21
1.9.2.2 overzicht van genexpressie: verband tussen DNA en RNA en proteine ................................... 22
1.10 Biochemische verbindingen in de cel met andere functies.................................................................................. 23
1.11 experimentele methoden voor de studie van de biochemishce verbindingen van de cel ................................... 23
Hoofdstuk 2: structuur en functie van de cel en celorganellen ................................................................................ 25
2.1 algemene structuur prokaryote cel ................................................................................................................. 25
2.2 algemene structuur van eukaryote cel ........................................................................................................... 26
2.3 Structuur en functie bij virussen en andere primitieve organismen ................................................................ 28
2.4 structuur en functie van biologisch membraam .............................................................................................. 30
2.5 Structuur en functie van de celorganellen en andere celcomponenten .......................................................... 32
2.5.1. De kernzone bij de prokaryoten en eukaryoten ............................................................................................ 32
2.5.2. Het celoppervlak: de celmembraan bij dierlijke cellen en de celwand bij bacteriële, fungus- enplantaardige
cellen ...................................................................................................................................................................... 36
2.5.3 de plasmamembraan of het plalsmalemma ................................................................................................... 42
2.5.4 Intercellulaire juncties .................................................................................................................................... 42
2.5.5 mitochrondrien ............................................................................................................................................... 43
2.5.6 De plastiden: proplastiden, chlorplasten, amyloplasten en chromoplasten .................................................... 44
2.5.7 endoplasmatisch reticulum ............................................................................................................................ 47
2.5.8 het golgi-aparaat ............................................................................................................................................ 49
2.5.9 lysosomen ...................................................................................................................................................... 50
2.5.10 De peroxisomen .................................................................................................................................... 51
2.5.11 Glyoxisomen .......................................................................................................................................... 51
2.5.12 Cytoplasmatische inclusies: resrvepartikels, vet- en oliedruppeltjes (oleosomen), kristallen ................ 51
2.5.12.1 Reservepartikels ...................................................................................................................... 51
2.5.12.2 Vet -en oliedruppels (oledosomen)....................................................................................... 52
2.5.12.3 Kristallen ............................................................................................................................... 53
2
, 2.5.13 Microtubuli, microtubuli-organiserende centra en structuren opgebouwd uit microtubuli: cytoskelet,
centriolen, spoelfiguur, ciliënen............................................................................................................................... 53
2.5.13.2 microtubili ............................................................................................................................. 53
2.5.13.3 Microtubuli-organiserende centra ......................................................................................... 53
2.5.13.4 Cytoskelet ............................................................................................................................. 53
2.5.13.5 centriolen .............................................................................................................................. 55
2.5.13.6 Spoelfiguur ........................................................................................................................... 55
2.5.13.7 Ciliën (trilharen) en flagellen (zweepharen) .......................................................................... 55
2.5.14 De vacuole ............................................................................................................................................. 56
2.5.15 De ribosomen en het cytosol ................................................................................................................. 56
2.5.15.2 Ribosomen ........................................................................................................................... 56
2.5.15.3 Cytosol ................................................................................................................................. 57
2.5.16 Overzicht van de belangrijkste verschilpunten tussen prokaryote en eukaryote cellen ......................... 57
Hoofdstuk 3: Celgroei, celdeling en celdifferentiatie ................................................................................................. 57
3.1. Vermenigvuldiging van virussen in cellen ............................................................................................................ 57
3.2. Celgroei en celdeling bij prokaryoten ................................................................................................................... 58
3.3. Celgroei en celdeling bij eukaryoten: de celcyclus ............................................................................................... 58
3.3.1. Regulatie van de celcyclus ........................................................................................................................... 59
3.3.2. Controle van groei en celdeling: normale cellen versus tumorcellen ............................................................ 59
3.3.3. De Celdeling: Mitose (Kerndeling) en Cytokinese (Plasmadeling) ................................................................ 60
3.3.4. Meiose .......................................................................................................................................................... 61
3.4. Kweek van cellen ................................................................................................................................................. 61
3.5. Geprogrammeerde celdood (Apoptose) ............................................................................................................... 62
3.6. Celdifferentiatie .................................................................................................................................................... 63
3.6.1. Differentiatie bij plantaardige cellen .............................................................................................................. 63
3.6.2. Differentiatie bij dierlijke cellen...................................................................................................................... 64
3.7. Prionen ................................................................................................................................................................. 65
H4: Voeding en metabolisme van de cel ..................................................................................................................... 65
4.1 Voeding van de cel ......................................................................................................................................... 66
4.1.1 samenstelling van voeding............................................................................................................................. 66
4.1.2 Transport van voeding ................................................................................................................................... 67
4.1.2.1 niet-gemedieerd transport ...................................................................................................... 67
4.1.2.2 Gemedieerd transport (kan zowel actief als passief) .............................................................. 68
4.2 Het Metabolisme ............................................................................................................................................ 71
4.2.1 Algemeen Overzicht Metabolisme ................................................................................................................. 71
4.2.2 Rol van Enzymen als Katalysatoren van Metabolische Reacties................................................................... 72
4.2.2.1 Thermodynamische Gegevens over Biochemische Reacties ................................................... 72
4.2.2.2 Werking van Enzymen ........................................................................................................... 72
4.2.3 Energierijke Verbindingen en de ATP-cyclus ................................................................................................. 74
4.2.4 De voornaamste metabolische wegen ........................................................................................................... 74
4.2.4.2 De biosynthese van suikers ................................................................................................... 76
4.2.4.3 Fotosynthese .......................................................................................................................... 79
4.2.4.4 De biosynthese en afbraak van aminozuren .......................................................................... 81
4.2.4.5 De afbraak en biosynthese van vetzuren en lipiden ............................................................... 82
4.2.5 Regulatie van het metabolisme .................................................................................................................. 83
4.2.5.1 Concentraties van substraten en producten ........................................................................ 83
4.2.5.2 Regulatie via enzymactiviteit: ............................................................................................. 83
4.2.5.3 Verandering van enzymehoeveelheid ................................................................................ 85
4.2.5.3 Coördinatie van het metabolisme via intercellulaire communicatie ........................................ 86
4.2.6 Specifieke methoden voor metabolisme-studie ............................................................................................. 87
INLEIDING
Celbiologie = studie van structuur, functie en activiteit van cellen
Biochemie = chemische basis van levensprocessen en de structuur van levende wezens
→ Samenkomst in biochemische mechanismen, basis van metabolisme
3
,Cel = kleinste structurele en functionele eenheid van levende wezens
- Eencelige organisme
o 1 cel doet alle activiteiten
- Meercellige/ hogere organisme
o gespecialiseerde cellen /gedifferentieerde cellen
▪ structuur optimaal voor hoofdactiveit
▪ groepering = weefsels
- universele kenmerken
o aard opbouw van cellen
▪ macromoleculen
• polysachariden
• proteinen
• lipiden
• nucleinezuren
o cellulaire substructuur
▪ mitochrondrien
▪ ribosomen
▪ …
o Uitoefening biochemische activiteit
▪ Basis metabolisme
▪ Opnemen + omzetten voedingsstoffen
- Onstaan cellen
o Uit andere cellen
o Groei en delingsactiviteit van cellen variabel
1 STRUCTUUR, CHEMISCHE EIGENSCHAPPEN EN FUNCTIES VAN DE BIOMOLECULE
1.1 CHEMISCHE SAMENSTELLINGEN VAN DE CEL
Cel bestaat uit:
- Waterig milieu → polair
- Membraam → apolair
- Organische verbindingen: Macromoleculen
o Polysacchariden
▪ reservefunctie (bv. zetmeel)
▪ structurele functie (bv. cellulose)
o lipiden (geen echte macromoleculen)
▪ reservefunctie (bv. vetdruppels )
▪ structurele functie (bv. fosfolipiden )
o proteïnen
▪ reservefunctie
▪ structurele functie
▪ enzymen: katalyseren reacties van metabolism
▪ regulatorische functie: eiwitten activeren, hormonen stimuleren,…
▪ transportfunctie (door celwand)
o nucleïnezuren
4
, ▪ DNA: genetisch material
▪ RNA: komt tussen bij expressie gen. Materiaal
- Organische verbindingen: rest, kleine moleculen
o Bouwstenen macromoleculen
o Tussenprodcut
o regulatoren
- Anorganische ionen
o Regulerend op enzymen
o Hoge concentratie
- Presecoren
o Bacterie → tussenproduct
1.2 HET ELEMENT KOOLSTOF IN DE BIOCHEMIE
- 4 covalente bindingen (sterk)
o enkel verbroken door bindingen in de cel
o O,P,N,S,H
- Ringstructuren
- Geeft alle macromoleculen covalente bindingen buiten lipiden
- Door C atoom kunnen organismen functioneren en hoeveelheid bepaald complexiteit organismen
1.3 ONDERSCHEID: POLAIR – APOLAIR
- polair
o hydrofiel
o wateraantrekkend/ oplosbaar in water
o bepalinge elektronegativiteit
- apolair
o hydrofoob
o waterafstonend
o lipofiel/ vetoplosbaar
o oplosmiddelen in organische
o koolstofwatergroepen
- herkenbaarheid
o apolair
▪ koolwaterstofgroepen
▪ ringstructuren → sterk
o polair
▪ polair →alcohol/aldehyde/carboxylgroep/ketongroep/amine
▪ bepaald door elektronegatiteit → ladingsverschil
▪ bij organische molecule → meer polair/ apolair
1.4 ONDERSCHEID: STEVIGE BINDINGEN - ZWAKKE BINDINGEN
- stevig
o covalente binding: enkel door enzymen te verbreken
- zwak
o ionische binding
▪ tussen geladen groepen
▪ want voordurend competitie opgetreed
o waterstofbrug
▪ H-atoom gedeeld 2 andere sterk neg. Atomen
▪ stoffen die wel van water houden, trekken elkaar aan
o hydrofobe interactie
▪ geen echte chemische binding
▪ interactie tussen hydrofobe molecule
▪ stoffen die niet van water houden, komen bij elkaar
o gestabiliseerd door Van der Waals bindingen
▪ polair en apolair verbinden→ wisselende ladingen
o zeer gemakkelijk breken macromoleculen
▪ moeten veel optreden (snel gevormd, maar snel gebroken)
▪ nucleinezuurmoleculen
• DNA - DNA
• RNA - RNA
• Boodschappers-RNA - transport-RNA
1.5 OVERZICHT VAN DE BOUWSTENEN VAN DE MACROMOLECULEN EN BINDINGEN
ERTUSSEN
5
,- Dehydratatiereactie: wordt water afgesplits voor macromolecule bindingen
o
- Hydrolyse = toevoeging water in reacties
o Glycosidase
o Protease
o Lipase
o Fosfolipase
o RNAse
o DNAse
-
6
, -
1.6 ENKELVOUDIGE + MEERVOUDIGE SUIKERS
- Functionele groepen
o Ether:
▪ Binding: R–O–R'
o Keton:
▪ Binding: R–C=O–R'
o Alcohol:
▪ Binding: R–OH
o Ester:
▪ Binding: R–C=O–O–R'
o Amine:
▪ Binding: R–NH₂
o Carbonzuur:
▪ Binding: R–C=O–OHw
o Aldehyde:
▪ Binding: R–C=O–H
o Amide
▪ Binding: R–C=O–NH₂
1.6.1 Monosachariden
- Voorwaarde
o CnH2nOn
o Minstens 1 alcoholgroep
o Een aldehydegroep/ aldose of ketongroep/ ketose
- C atomen
o aantal
▪ 3: Triosen
7