BIOCHEMIE
KENNIS VAN BIOMOLECULEN
ALGEMEEN
CYSTIC FIBROSIS
- Oorzaak: wijziging in 1 biomolecule
• Is een eiwit: als 1 bouwsteen afwezig/gewijzigd is -> eiwit = niet functioneel
• Normale plaats: aan het oppervlak van cellen
• Functie:
® Directe rol in transport van chloride-ionen
® Indirecte rol in transport van watermoleculen
• Is dit transport niet goed genoeg à ontstaan van slijmen buiten de cel
- Gevolgen voor patiënt:
• Verhoogde slijmopbouw à constant gevaar voor infectie
• Behandeling: respiratoire revalidatie
BCAA’S: BRANCHED CHAIN AMINO ACIDS
- Aminozuren opnemen na het sporten via drankje (recuperatiedrank)
• Doel: heropbouw van spiereiwit versnellen na inspanning
INLEIDING
1.1. BIOMOLECULEN ZIJN ORGANISCHE MOLECULEN
- Biomoleculen: moleculen van het leven
• Kleine moleculen: eenvoudige suikers, vitaminen, hormonen
• Macromoleculen: eiwitten, nucleïnezuren
- Verwant met organische chemie:
• Hoofdelementen: H en C à maar ook: O, N, S en P
- Voorgesteld met vereenvoudigde skeletvoorstellingen (C- en H-atomen niet getoond)
• Koolstofskelet: ring van voornamelijk C-atomen
• Functionele groepen: groepen die naast C ook andere atomen bevatten
• Driedimensionale vorm
- Interacties zijn van chemische aard
• Covalente chemische bindingen
• Niet-covalente interacties of zwakke krachten
,2.2. OVERZICHT VAN DE BIOMOLECULEN
- 4 hoofdtypes: eiwitten, nuceïnezuren, polysachariden en vetten:
• Eerste 3 = biopolymeren = covalente bindingen van monomeren/eenheden
o Monosachariden: eenvoudige suikers à kleine moleculen of bouwstenen van grotere moleculen
• Polysachariden: meerdere monosachariden
o Eiwitten (proteïnen): aminozuren
• Myoglobine: essentieel eiwit voor bv. Hartspier
o Nucleïnezuren (DNA/RNA): nucleotiden à suiker + base + fosfaatgroepen
o Lipiden (vetten): niet-covalent
3.3. FUNCTIONELE GROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN
- Biomoleculen: koolstofgroep + functionele groepen
• Koolstofskelet: ‘R’ à Apolaire deel van biomolecule (hydrofoob)
® Lineaure onvertakte keten van koolstofatomen = alkylgroep
• Functionele groepen: groepen atomen (S,O,P,N,C) gebonden op skelet
® O en N: elektronegatief à polair (hydrofiel)
Wat kennen/kunnen
- Naam/structuur funtionele groepen
- Polair vs apolair karakter van functionele groepen
- Zwak zuur of basisch karakter van functionele groepen à negatief, positief of niet-geladen
- Mate waarin funct. groepen met andere funct. groepen zwakke krachten kunnen aangaan
- Verschil kennen tussen keton- of aldehydefuntie
• Verschil tussen carbonyl- en carboxylfunctie
- Ken verschil tussen amine- en amidefunctie
- Ken mogelijke chemische reactiviteit tussen functionele groepen
,
, 1.4. BELANG VAN NIET-COVALENTE AANTREKKINGSKRACHTEN EN FUNCTIONELE GROEPEN
1. Rol van zwakke krachten in de stabiliteit van biomoleculen
o Stabiele structuur + functie van biopolymeren steunt op niet-covalente zwakke
aantrekkingskrachten tussen delen van deze grote moleculen
2. Rol van zwakke krachten in communicatie tussen biomoleculen
o Biomoleculen gebruiken zwakke krachten volop in communicatie met andere biomoleculen
moleculaire herkenning
1. 5. ZWAKKE KRACHTEN TUSSEN BIOMOLECULEN
- Tussen polaire moleculen:
• Zoutbrug: aantrekking tussen anion en kation
• Dipool-dipoolkrachten: dipoolinteracties indien er partiële ladingen aanwezig zijn
• H-brugvorming: sterke partiële ladingen + een O-H of N-H binding
- Tussen apolaire moleculen: londonkrachten = van der Waals krachten
1.5.1 ZOUTBRUG, DIPOOL-DIPOOLKRACHT EN WATERSTOFBRUG TUSSEN POLAIRE
FUNCTIONELE GROEPEN
- Zoutbrug (ion–ion interactie)
o Type lading: volledig positief (kation) ↔ volledig negatief (anion)
o Kracht: sterkste van de drie (volgens Coulomb)
o Voorwaarden:
§ Twee tegengesteld geladen groepen
§ Aantrekking ∝ q₁·q₂ / (r²·D)
• r: afstand tussen de ionen
• D: diëlektrische constante (water = 80 → kracht wordt sterk verzwakt)
o In eiwitten
§ Tussen carboxylaatgroep (–COO⁻) en geprotoneerde aminegroep (–NH₃⁺)
§ Energie: ~33 kJ/mol
§ Belangrijk voor: eiwitvouwing, enzymwerking
- Waterstofbrug (specifieke dipool-dipoolinteractie)
o Type lading: bijzondere dipool-dipoolkracht met H-atoom
o Voorwaarden:
1. Donor: H-atoom gebonden aan O of N → H krijgt δ⁺
2. Acceptor: O of N met vrij elektronenpaar → acceptor krijgt δ⁻
3. Lineaire ligging → sterkste H-brug
o Voorbeeld:
§ Alcoholgroep (–O–H) ↔ aminogroep (–NH₂)
§ Donor = groep met H gebonden aan O/N
§ Acceptor = elektronegatief atoom (O/N) met lone pair
o Energie:
§ 10–30 kJ/mol (zwakker dan zoutbrug, sterker dan gewone dipool-dipool)
o Biologische rol:
§ Stabiliseert eiwitstructuren (α-helix, β-sheet)
§ Essentieel voor moleculaire herkenning (enzymen, DNA-basenparing)
KENNIS VAN BIOMOLECULEN
ALGEMEEN
CYSTIC FIBROSIS
- Oorzaak: wijziging in 1 biomolecule
• Is een eiwit: als 1 bouwsteen afwezig/gewijzigd is -> eiwit = niet functioneel
• Normale plaats: aan het oppervlak van cellen
• Functie:
® Directe rol in transport van chloride-ionen
® Indirecte rol in transport van watermoleculen
• Is dit transport niet goed genoeg à ontstaan van slijmen buiten de cel
- Gevolgen voor patiënt:
• Verhoogde slijmopbouw à constant gevaar voor infectie
• Behandeling: respiratoire revalidatie
BCAA’S: BRANCHED CHAIN AMINO ACIDS
- Aminozuren opnemen na het sporten via drankje (recuperatiedrank)
• Doel: heropbouw van spiereiwit versnellen na inspanning
INLEIDING
1.1. BIOMOLECULEN ZIJN ORGANISCHE MOLECULEN
- Biomoleculen: moleculen van het leven
• Kleine moleculen: eenvoudige suikers, vitaminen, hormonen
• Macromoleculen: eiwitten, nucleïnezuren
- Verwant met organische chemie:
• Hoofdelementen: H en C à maar ook: O, N, S en P
- Voorgesteld met vereenvoudigde skeletvoorstellingen (C- en H-atomen niet getoond)
• Koolstofskelet: ring van voornamelijk C-atomen
• Functionele groepen: groepen die naast C ook andere atomen bevatten
• Driedimensionale vorm
- Interacties zijn van chemische aard
• Covalente chemische bindingen
• Niet-covalente interacties of zwakke krachten
,2.2. OVERZICHT VAN DE BIOMOLECULEN
- 4 hoofdtypes: eiwitten, nuceïnezuren, polysachariden en vetten:
• Eerste 3 = biopolymeren = covalente bindingen van monomeren/eenheden
o Monosachariden: eenvoudige suikers à kleine moleculen of bouwstenen van grotere moleculen
• Polysachariden: meerdere monosachariden
o Eiwitten (proteïnen): aminozuren
• Myoglobine: essentieel eiwit voor bv. Hartspier
o Nucleïnezuren (DNA/RNA): nucleotiden à suiker + base + fosfaatgroepen
o Lipiden (vetten): niet-covalent
3.3. FUNCTIONELE GROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN
- Biomoleculen: koolstofgroep + functionele groepen
• Koolstofskelet: ‘R’ à Apolaire deel van biomolecule (hydrofoob)
® Lineaure onvertakte keten van koolstofatomen = alkylgroep
• Functionele groepen: groepen atomen (S,O,P,N,C) gebonden op skelet
® O en N: elektronegatief à polair (hydrofiel)
Wat kennen/kunnen
- Naam/structuur funtionele groepen
- Polair vs apolair karakter van functionele groepen
- Zwak zuur of basisch karakter van functionele groepen à negatief, positief of niet-geladen
- Mate waarin funct. groepen met andere funct. groepen zwakke krachten kunnen aangaan
- Verschil kennen tussen keton- of aldehydefuntie
• Verschil tussen carbonyl- en carboxylfunctie
- Ken verschil tussen amine- en amidefunctie
- Ken mogelijke chemische reactiviteit tussen functionele groepen
,
, 1.4. BELANG VAN NIET-COVALENTE AANTREKKINGSKRACHTEN EN FUNCTIONELE GROEPEN
1. Rol van zwakke krachten in de stabiliteit van biomoleculen
o Stabiele structuur + functie van biopolymeren steunt op niet-covalente zwakke
aantrekkingskrachten tussen delen van deze grote moleculen
2. Rol van zwakke krachten in communicatie tussen biomoleculen
o Biomoleculen gebruiken zwakke krachten volop in communicatie met andere biomoleculen
moleculaire herkenning
1. 5. ZWAKKE KRACHTEN TUSSEN BIOMOLECULEN
- Tussen polaire moleculen:
• Zoutbrug: aantrekking tussen anion en kation
• Dipool-dipoolkrachten: dipoolinteracties indien er partiële ladingen aanwezig zijn
• H-brugvorming: sterke partiële ladingen + een O-H of N-H binding
- Tussen apolaire moleculen: londonkrachten = van der Waals krachten
1.5.1 ZOUTBRUG, DIPOOL-DIPOOLKRACHT EN WATERSTOFBRUG TUSSEN POLAIRE
FUNCTIONELE GROEPEN
- Zoutbrug (ion–ion interactie)
o Type lading: volledig positief (kation) ↔ volledig negatief (anion)
o Kracht: sterkste van de drie (volgens Coulomb)
o Voorwaarden:
§ Twee tegengesteld geladen groepen
§ Aantrekking ∝ q₁·q₂ / (r²·D)
• r: afstand tussen de ionen
• D: diëlektrische constante (water = 80 → kracht wordt sterk verzwakt)
o In eiwitten
§ Tussen carboxylaatgroep (–COO⁻) en geprotoneerde aminegroep (–NH₃⁺)
§ Energie: ~33 kJ/mol
§ Belangrijk voor: eiwitvouwing, enzymwerking
- Waterstofbrug (specifieke dipool-dipoolinteractie)
o Type lading: bijzondere dipool-dipoolkracht met H-atoom
o Voorwaarden:
1. Donor: H-atoom gebonden aan O of N → H krijgt δ⁺
2. Acceptor: O of N met vrij elektronenpaar → acceptor krijgt δ⁻
3. Lineaire ligging → sterkste H-brug
o Voorbeeld:
§ Alcoholgroep (–O–H) ↔ aminogroep (–NH₂)
§ Donor = groep met H gebonden aan O/N
§ Acceptor = elektronegatief atoom (O/N) met lone pair
o Energie:
§ 10–30 kJ/mol (zwakker dan zoutbrug, sterker dan gewone dipool-dipool)
o Biologische rol:
§ Stabiliseert eiwitstructuren (α-helix, β-sheet)
§ Essentieel voor moleculaire herkenning (enzymen, DNA-basenparing)
