Samenvatting Biochemie
Hoofdstuk 1: Inleiding ................................................................................................................... 3
Hoofdstuk 2: Biomoleculen ........................................................................................................... 4
2.1 Bio-elementen en bio-moleculen ......................................................................................... 4
2.2 Water .................................................................................................................................. 4
2.3 Andere atomen en moleculen .............................................................................................. 5
2.4 Homeostasis ..................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 3 pH en buffermengsels ............................................................................................. 11
3.1 Ionisatie van Water ............................................................................................................ 11
3.2 Zuurtegraad of pH.............................................................................................................. 11
3.3 pH van zuren en basen ....................................................................................................... 11
3.4 Buffermengsels ................................................................................................................. 12
3.5 pH in menselijk organisme ................................................................................................. 13
3.6 Buffers maken in het labo................................................................................................... 14
Hoofdstuk 4: Biochemische technieken....................................................................................... 16
4.1 Elektroforese ..................................................................................................................... 16
4.2 Immunoblotting ................................................................................................................. 21
4.3 Kolomchromatografie ........................................................................................................ 22
4.4 Uit- en inzouten van eiwitten .............................................................................................. 23
4.5 Dialyse .............................................................................................................................. 24
4.6 Centrifugering ................................................................................................................... 24
4.7 Celfragmentering............................................................................................................... 25
Hoofdstuk 5: Eiwitten.................................................................................................................. 27
5.1 Inleiding ............................................................................................................................ 27
5.2 Aminozuren ....................................................................................................................... 28
5.3 Eiwitten ............................................................................................................................. 29
5.4 Structuureiwitten............................................................................................................... 32
5.5 Globulaire eiwitten ............................................................................................................ 33
5.6 Vouwen van eiwitten .......................................................................................................... 34
5.7 Voorbeelden...................................................................................................................... 35
5.8 Membraanreceptoren ........................................................................................................ 37
5.9 Sequentiebepaling van eiwitten .......................................................................................... 38
5.10 Voorzorgsmaatregelen bij het Werken met Eiwitten in labo ................................................ 40
5.11 Identificatie van eiwitten en structurele biologie ................................................................ 41
Hoofdstuk 6: Enzymen en coënzymen ......................................................................................... 42
6.1 Inleiding ............................................................................................................................ 42
1
, 6.2 Mechanisme van de Katalyse - Samenvatting ...................................................................... 42
6.3 Eigenschappen van Enzymen ............................................................................................. 43
6.4 Coënzymen ....................................................................................................................... 44
6.5 Enzymkinetiek ................................................................................................................... 45
6.6 Indeling van de Enzymen .................................................................................................... 47
6.7 Vitaminen.......................................................................................................................... 48
Hoofdstuk 7: overzicht van het metabolisme................................................................................ 49
7.1 Anabolisme en katabolisme in het algemeen ...................................................................... 49
7.2 De energie-cycli in de cel ................................................................................................... 50
7.3 Celademhaling: ................................................................................................................. 51
Hoofdstuk 8: Metabolisme van de sachariden .............................................................................. 52
8.1 Inleiding ............................................................................................................................ 52
8.2 Glycolyse: ......................................................................................................................... 53
8.3 Pentose-cyclus.................................................................................................................. 56
8.4 Afbraak en opbouw van Glycogeen (Glycogenolyse en Glycogenogenese ) ........................... 56
Hoofdstuk 9: biochemische energie ............................................................................................ 59
9.1 Inleiding ............................................................................................................................ 59
9.2 Energierijke Verbindingen................................................................................................... 59
9.3 Citroenzuur- of Krebscyclus ............................................................................................... 60
9.4 Elektronentransport en Oxidatieve Fosforylatie ................................................................... 62
9.5 Energieopbrengst bij de Volledige Oxidatie van Glucose ...................................................... 63
Hoofdstuk 10: Metabolisme eiwitten ........................................................................................... 65
10.1 Afbraak van lichaamsvreemde eiwitten ............................................................................. 65
10.2 Metabolisme van Aminozuren .......................................................................................... 66
10.3 Biosynthese van eiwitten .................................................................................................. 67
Hoofdstuk 11: Metabolisme van lipiden ....................................................................................... 69
11.1 Voorkomen en belang ................................................................................................. 69
11.2 Oxidatie afbraak vetzuren – 11.6 biosynthese .................................................................... 70
11.7 Transport van lipiden in het lichaam ................................................................................. 71
Hoofdstuk 12: signaaltransductie ................................................................................................ 73
12.1 Inleiding .......................................................................................................................... 73
12.3 Signaaltransductie via G-eiwitten: .................................................................................... 77
12.4 Signaaltransductie via steroïdhormonen ........................................................................... 78
2
, Hoofdstuk 1: Inleiding
- Biochemie → chemische processen die leven mogelijk maken, door complexe structuren te
vormen uit eenvoudige atomen en moleculen
→ wereld van levende organismen is ontstaan vanuit chemische en biologische
evolutie
→ Biochemische processen gekarakteriseerd door geplande regelmaat in cellen,
aangedreven door enzymen
- Evolutie en Oorsprong van Leven
→ Chemische evolutie: Levenloze, primitieve moleculen in oceanen vormden grotere
structuren, die uiteindelijk overgingen tot gestructureerde reproductie→ontstonden
de eerste levende cellen
→ Biologische evolutie: Enzymen spelen cruciale rol in het omzetten van eenvoudige
moleculen naar complexe biomoleculen die het leven ondersteunen
- Definities en Onderzoek
→ Biochemie →chemische samenstelling (beschrijvende biochemie) en dynamische
veranderingen (dynamische biochemie) in cellen en organismen
→ Metabolisme: Bestaat uit anabolisme (opbouw) en katabolisme (afbraak),
gekatalyseerd door enzymen
→ Homeostase →essentieel voor stabiele omstandigheden waarin biochemische
reacties plaatsvinden
- Indeling van Metabolische Reacties
→ Energievoorziening: ademhaling en fotosynthese
→ Groei en vermenigvuldiging: eiwit- en DNA-synthese
→ Aanpassing aan de omgeving: mutaties en verdedigingsmechanismen
- Moleculaire Opbouw van Organismen →opbouwen van organismen verloopt via hiërarchie:
→ Basismoleculen: CO2,H2O,N2
→ Precursoren: Aminozuren, basen, glucose, vetzuren (het "biochemische alfabet")
→ Monomeren: Aminozuren, nucleotiden, suikers, vetzuren
→ Macromoleculen: Eiwitten, nucleïnezuren, polysachariden, vetten
→ Celstructuren: Membranen, chromosomen, multi-enzymcomplexen
→ Organellen → Cellen → Weefsels → Organen → Organismen
- Miller-Urey-experiment = Urey-Miller-experiment
→ beroemd experiment uit 1953 →Stanley Miller en Harold
Urey aan tonen dat onder bepaalde omstandigheden
complexe aminozuren spontaan kunnen ontstaan
→ aanwijzing voor hoe leven op Aarde uit anorganische
stoffen kan zijn ontstaan
→ eerste poging in die richting
→ Aarde zonder O2 kan spontaan ontstaan geven van aantal
complexe moleculen vb. mierenzuur, aminozuren, …
3
, Hoofdstuk 2: Biomoleculen
2.1 Bio-elementen en bio-moleculen
- Samenstelling van organismen en elementen
→ Slechts ~30 van 92 natuurlijke elementen zijn essentieel voor levende organismen
→ verdeling van elementen verschilt sterk tussen aardkorst en levende wezens:
▪ Aardkorst: Zuurstof, silicium, aluminium, ijzer
▪ Levende organismen: Waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof
- 11 belangrijkste bio-elementen (bouwelementen) →meer dan 99% van massa in organismen
uit→ In menselijk lichaam is verdeling (procentueel) als volgt:
→ Zuurstof (O): 65,4% → Kalium (K): 0,35%
→ Koolstof (C): 18% → Zwavel (S): 0,25%
→ Waterstof (H): 10,1% → Natrium (Na): 0,15%
→ Stikstof (N): 3% → Chloor (Cl): 0,15%
→ Calcium (Ca): 1,5% → Magnesium (Mg): 0,05%
→ Fosfor (P): 1% → Totaal: 99,95%
- Spoorelementen
→ Vormen minder dan 0,05% van de organismemassa
→ Oligo-elementen: Essentieel voor normaal functioneren van organismen
▪ vb bij mensen: IJzer (Fe), Jodium (I), Fluor (F), Koper (Cu), Kobalt (Co),
Mangaan (Mn), Zink (Zn), Selenium (Se)
→ Toevallige spoorelementen: Niet essentieel en vaak aanwezig door toeval
▪ vb: Broom (Br), Silicium (Si), Arseen (As), Kwik (Hg), Lood (Pb), Zilver (Ag).
- Dynamiek van bio-elementen
→ Organismen zijn open systemen: er is voortdurende uitwisseling van materie en
energie met de omgeving.
→ Elementen en bio-elementen worden constant opgenomen en uitgescheiden om het
systeem in evenwicht te houden.
2.2 Water
- Kwantitatieve rol van water in organismen
→ Water →belangrijkste component in levende organismen, variërend van 60% tot 90%
van gewicht, afhankelijk van soort, individu, omstandigheden en leeftijd
- Voorbeelden van watergehaltes:
→ Kwal: 95,4% (bijna gelijk aan zeewater: 96,5%)
→ Planten zonder hout: >80%
→ Vertebraten: 58-70%, afhankelijk van het vetgehalte (vet bevat ~30% water)
→ Embryo (paar dagen): 97%; foetus (3 maanden): 94%
→ Organen en vloeistoffen:
▪ Cytoplasma: 95%
▪ Embryonaal zenuwstelsel: 90-93%
▪ Hart, nieren, longen, pancreas: ~80%
▪ Lichaamsvloeistoffen (speeksel, tranen,
zweet): 96-99,5%
▪ Bloed: ~80%
- Essentiële eigenschappen van water
→ Water cruciaal voor biologische systemen en overleving; organismen kunnen langer
zonder voedsel dan zonder water
4
Hoofdstuk 1: Inleiding ................................................................................................................... 3
Hoofdstuk 2: Biomoleculen ........................................................................................................... 4
2.1 Bio-elementen en bio-moleculen ......................................................................................... 4
2.2 Water .................................................................................................................................. 4
2.3 Andere atomen en moleculen .............................................................................................. 5
2.4 Homeostasis ..................................................................................................................... 10
Hoofdstuk 3 pH en buffermengsels ............................................................................................. 11
3.1 Ionisatie van Water ............................................................................................................ 11
3.2 Zuurtegraad of pH.............................................................................................................. 11
3.3 pH van zuren en basen ....................................................................................................... 11
3.4 Buffermengsels ................................................................................................................. 12
3.5 pH in menselijk organisme ................................................................................................. 13
3.6 Buffers maken in het labo................................................................................................... 14
Hoofdstuk 4: Biochemische technieken....................................................................................... 16
4.1 Elektroforese ..................................................................................................................... 16
4.2 Immunoblotting ................................................................................................................. 21
4.3 Kolomchromatografie ........................................................................................................ 22
4.4 Uit- en inzouten van eiwitten .............................................................................................. 23
4.5 Dialyse .............................................................................................................................. 24
4.6 Centrifugering ................................................................................................................... 24
4.7 Celfragmentering............................................................................................................... 25
Hoofdstuk 5: Eiwitten.................................................................................................................. 27
5.1 Inleiding ............................................................................................................................ 27
5.2 Aminozuren ....................................................................................................................... 28
5.3 Eiwitten ............................................................................................................................. 29
5.4 Structuureiwitten............................................................................................................... 32
5.5 Globulaire eiwitten ............................................................................................................ 33
5.6 Vouwen van eiwitten .......................................................................................................... 34
5.7 Voorbeelden...................................................................................................................... 35
5.8 Membraanreceptoren ........................................................................................................ 37
5.9 Sequentiebepaling van eiwitten .......................................................................................... 38
5.10 Voorzorgsmaatregelen bij het Werken met Eiwitten in labo ................................................ 40
5.11 Identificatie van eiwitten en structurele biologie ................................................................ 41
Hoofdstuk 6: Enzymen en coënzymen ......................................................................................... 42
6.1 Inleiding ............................................................................................................................ 42
1
, 6.2 Mechanisme van de Katalyse - Samenvatting ...................................................................... 42
6.3 Eigenschappen van Enzymen ............................................................................................. 43
6.4 Coënzymen ....................................................................................................................... 44
6.5 Enzymkinetiek ................................................................................................................... 45
6.6 Indeling van de Enzymen .................................................................................................... 47
6.7 Vitaminen.......................................................................................................................... 48
Hoofdstuk 7: overzicht van het metabolisme................................................................................ 49
7.1 Anabolisme en katabolisme in het algemeen ...................................................................... 49
7.2 De energie-cycli in de cel ................................................................................................... 50
7.3 Celademhaling: ................................................................................................................. 51
Hoofdstuk 8: Metabolisme van de sachariden .............................................................................. 52
8.1 Inleiding ............................................................................................................................ 52
8.2 Glycolyse: ......................................................................................................................... 53
8.3 Pentose-cyclus.................................................................................................................. 56
8.4 Afbraak en opbouw van Glycogeen (Glycogenolyse en Glycogenogenese ) ........................... 56
Hoofdstuk 9: biochemische energie ............................................................................................ 59
9.1 Inleiding ............................................................................................................................ 59
9.2 Energierijke Verbindingen................................................................................................... 59
9.3 Citroenzuur- of Krebscyclus ............................................................................................... 60
9.4 Elektronentransport en Oxidatieve Fosforylatie ................................................................... 62
9.5 Energieopbrengst bij de Volledige Oxidatie van Glucose ...................................................... 63
Hoofdstuk 10: Metabolisme eiwitten ........................................................................................... 65
10.1 Afbraak van lichaamsvreemde eiwitten ............................................................................. 65
10.2 Metabolisme van Aminozuren .......................................................................................... 66
10.3 Biosynthese van eiwitten .................................................................................................. 67
Hoofdstuk 11: Metabolisme van lipiden ....................................................................................... 69
11.1 Voorkomen en belang ................................................................................................. 69
11.2 Oxidatie afbraak vetzuren – 11.6 biosynthese .................................................................... 70
11.7 Transport van lipiden in het lichaam ................................................................................. 71
Hoofdstuk 12: signaaltransductie ................................................................................................ 73
12.1 Inleiding .......................................................................................................................... 73
12.3 Signaaltransductie via G-eiwitten: .................................................................................... 77
12.4 Signaaltransductie via steroïdhormonen ........................................................................... 78
2
, Hoofdstuk 1: Inleiding
- Biochemie → chemische processen die leven mogelijk maken, door complexe structuren te
vormen uit eenvoudige atomen en moleculen
→ wereld van levende organismen is ontstaan vanuit chemische en biologische
evolutie
→ Biochemische processen gekarakteriseerd door geplande regelmaat in cellen,
aangedreven door enzymen
- Evolutie en Oorsprong van Leven
→ Chemische evolutie: Levenloze, primitieve moleculen in oceanen vormden grotere
structuren, die uiteindelijk overgingen tot gestructureerde reproductie→ontstonden
de eerste levende cellen
→ Biologische evolutie: Enzymen spelen cruciale rol in het omzetten van eenvoudige
moleculen naar complexe biomoleculen die het leven ondersteunen
- Definities en Onderzoek
→ Biochemie →chemische samenstelling (beschrijvende biochemie) en dynamische
veranderingen (dynamische biochemie) in cellen en organismen
→ Metabolisme: Bestaat uit anabolisme (opbouw) en katabolisme (afbraak),
gekatalyseerd door enzymen
→ Homeostase →essentieel voor stabiele omstandigheden waarin biochemische
reacties plaatsvinden
- Indeling van Metabolische Reacties
→ Energievoorziening: ademhaling en fotosynthese
→ Groei en vermenigvuldiging: eiwit- en DNA-synthese
→ Aanpassing aan de omgeving: mutaties en verdedigingsmechanismen
- Moleculaire Opbouw van Organismen →opbouwen van organismen verloopt via hiërarchie:
→ Basismoleculen: CO2,H2O,N2
→ Precursoren: Aminozuren, basen, glucose, vetzuren (het "biochemische alfabet")
→ Monomeren: Aminozuren, nucleotiden, suikers, vetzuren
→ Macromoleculen: Eiwitten, nucleïnezuren, polysachariden, vetten
→ Celstructuren: Membranen, chromosomen, multi-enzymcomplexen
→ Organellen → Cellen → Weefsels → Organen → Organismen
- Miller-Urey-experiment = Urey-Miller-experiment
→ beroemd experiment uit 1953 →Stanley Miller en Harold
Urey aan tonen dat onder bepaalde omstandigheden
complexe aminozuren spontaan kunnen ontstaan
→ aanwijzing voor hoe leven op Aarde uit anorganische
stoffen kan zijn ontstaan
→ eerste poging in die richting
→ Aarde zonder O2 kan spontaan ontstaan geven van aantal
complexe moleculen vb. mierenzuur, aminozuren, …
3
, Hoofdstuk 2: Biomoleculen
2.1 Bio-elementen en bio-moleculen
- Samenstelling van organismen en elementen
→ Slechts ~30 van 92 natuurlijke elementen zijn essentieel voor levende organismen
→ verdeling van elementen verschilt sterk tussen aardkorst en levende wezens:
▪ Aardkorst: Zuurstof, silicium, aluminium, ijzer
▪ Levende organismen: Waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof
- 11 belangrijkste bio-elementen (bouwelementen) →meer dan 99% van massa in organismen
uit→ In menselijk lichaam is verdeling (procentueel) als volgt:
→ Zuurstof (O): 65,4% → Kalium (K): 0,35%
→ Koolstof (C): 18% → Zwavel (S): 0,25%
→ Waterstof (H): 10,1% → Natrium (Na): 0,15%
→ Stikstof (N): 3% → Chloor (Cl): 0,15%
→ Calcium (Ca): 1,5% → Magnesium (Mg): 0,05%
→ Fosfor (P): 1% → Totaal: 99,95%
- Spoorelementen
→ Vormen minder dan 0,05% van de organismemassa
→ Oligo-elementen: Essentieel voor normaal functioneren van organismen
▪ vb bij mensen: IJzer (Fe), Jodium (I), Fluor (F), Koper (Cu), Kobalt (Co),
Mangaan (Mn), Zink (Zn), Selenium (Se)
→ Toevallige spoorelementen: Niet essentieel en vaak aanwezig door toeval
▪ vb: Broom (Br), Silicium (Si), Arseen (As), Kwik (Hg), Lood (Pb), Zilver (Ag).
- Dynamiek van bio-elementen
→ Organismen zijn open systemen: er is voortdurende uitwisseling van materie en
energie met de omgeving.
→ Elementen en bio-elementen worden constant opgenomen en uitgescheiden om het
systeem in evenwicht te houden.
2.2 Water
- Kwantitatieve rol van water in organismen
→ Water →belangrijkste component in levende organismen, variërend van 60% tot 90%
van gewicht, afhankelijk van soort, individu, omstandigheden en leeftijd
- Voorbeelden van watergehaltes:
→ Kwal: 95,4% (bijna gelijk aan zeewater: 96,5%)
→ Planten zonder hout: >80%
→ Vertebraten: 58-70%, afhankelijk van het vetgehalte (vet bevat ~30% water)
→ Embryo (paar dagen): 97%; foetus (3 maanden): 94%
→ Organen en vloeistoffen:
▪ Cytoplasma: 95%
▪ Embryonaal zenuwstelsel: 90-93%
▪ Hart, nieren, longen, pancreas: ~80%
▪ Lichaamsvloeistoffen (speeksel, tranen,
zweet): 96-99,5%
▪ Bloed: ~80%
- Essentiële eigenschappen van water
→ Water cruciaal voor biologische systemen en overleving; organismen kunnen langer
zonder voedsel dan zonder water
4
