Biochemie
1: Inleiding
Biochemie = de chemische basis van het leven. Het is een relatief jonge wetenschap.
↳ Moleculen in levende organismen/cellen bieden structuur en zijn in verband met functie. → Alle
organismen zijn opgebouwd uit cellen, de bouwstenen van het leven. Cellen zijn gestructureerd,
geordend en vragen energie (uit nutriënten). Er zijn twee belangrijke types: prokaryote cellen en
eukaryote cellen.
↳ Chemische processen in cellen zorgen voor het in standhouden van energie van leven
Er zijn twee grote onderdelen in de biochemie:
1. Biomoleculen
= sachariden, lipiden, eiwitten, vitamines, enzymen, hormonen en nucleïnezuren.
2. Metabolisme
= Biochemische energie, metabolisme van suikers; lipiden; eiwitten en nucleïnezuren en de
regeling van metabolische activiteit
Er zijn ook twee belangrijke mijlpalen/vaststellingen in de biochemie:
1) Enzymes zijn katalysatoren
2) Nucleïnezuren dragen informatie: DNA → RNA → eiwitten
De eukaryote cel
Functies van organellen in de cel:
Organel Functie
Plasmamembraan Barrière met de ‘buitenwereld’ dat selectief
componenten doorlaat.
Kern of nucleus Drager van de informatie van de cel, DNA
replicatie en RNA synthese.
Mitochondriën Energiefabriekjes die energie leveren door de
synthese van ATP uit verbranding van suikers en
vetten.
Ruw ER Bevat ribosomen aan het oppervlak (= complex
van EW en RNA). Doet aan proteïnesynthese.
Glad ER Synthese en metabolisme van lipiden.
Golgi-apparaat Opeengestapelde membranen waarbij
proteïnen uit het ruw ER via vesikels toekomen
1
, en worden gemodificeerd en doorgestuurd naar
hun bestemming.
Lysosomen Bevatten enzymes voor afbraak van proteïnen
en membranen in de cel.
Samenstelling aan elementen in het lichaam
Er zijn 3 elementen die domineren: C, H en O
➢ Zuurstof en waterstof (O en H)
= Groot percentage in cellen/organismen omwille van water want het menselijk lichaam
bevat ongeveer 65% water. Water heeft een centrale rol in de biochemie! → Het heeft een
grote invloed op intermoleculaire interacties en daardoor op de vorm die biomoleculen
aannemen. (en dus hun functie). Water is een ‘oplosmiddel’, een ‘milieu’ waarin de
biochemische reacties plaatsvinden en het is ook een transportmiddel van voedings- en
afvalstoffen. Water zelf neemt vaak ook deel aan de reactie door een hydrolyse of hydratatie
reactie. De eigenschappen van water:
- H2O is een polair molecule
- Water vormt waterstofbruggen met zichzelf en/of met functionele groepen
- De polaire stoffen lossen op in water (vb.: zout) → Hydrofoob effect: water gaat zo
weinig mogelijk interacties aan met apolaire stoffen.
➢ Koolstof (C)
= Vormt de basis van de meeste grote moleculen en organismen. Het heeft verschillende
bindingseigenschappen: sterke C-C covalente bindingen en stabiele moleculen. Het bevat
goede ‘brandstof-moleculen’ die veel energie leveren bij verbranding.
➢ Nevenelementen
= P, S, Na+, Mg2+, Cl-, K+ en Ca2+
➢ Spoorelementen
= Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Al, Si, Cr, Mo, I, F, V, Se en Sn
2
,Bindingen in of tussen biomoleculen
De bindingen verschillen in sterkte en zijn essentieel voor de driedimensionele structuur.
➢ Covalente bindingen
= Permanent
➢ Niet-covalente bindingen of intermoleculaire bindingen
= Tijdelijk maken ze dynamische interacties mogelijk: door de binding van substraten aan
enzymen, verlaat het product het enzym (1) of door een hormoon dat bindt aan een receptor
en een signaal doorgeeft en dissocieert van de receptor (2). Ze zijn 10 tot 100x minder sterk
dan covalente bindingen, zorgen voor de stabilisatie van eiwitten en nucleïnezuren en
herkenning tussen niopolymeren onderling.
Hierbij zijn er nog verschillende types:
- Elektrostatische interacties (tussen geladen groepen)
- Dipool-dipool interacties
- Waterstofbindingen
- Vander Waals krachten
Transport van en naar de cel
Osmose = netto beweging van water doorheen een semi-permeabel membraan (dat water doorlaat)
van lage naar hoge concentratie.
Diffusie = netto beweging van stoffen door een semi-permeabel membraan van hoge naar lage
concentratie tot de concentratie gelijk is.
2: sachariden/koolhydraten
Het zijn de meest voorkomende biomoleculen op aarde en ze zijn een belangrijk deel in de voeding.
Algemene brutoformule van de suikers (sachariden): (C-H2O)n met n > 3 (koolhydraat)
Functies:
- Het is een energiebron + reservestoffen
- Het bevat structurele elementen (celwand bij bacteriën en cellulose bij planten)
- Het is een onderdeel van nucleïnezuren en ATP
- Het is gekoppeld aan verschillende eiwitten en lipiden
- Het is een bron van suiker dus het doet aan fotosynthese met chlorofyl als katalysator
Indeling van koolhydraten
1) Monosacharide
= Enkelvoudige gluciden met maar 1 sacharide. Ze hebben drie functionele groepen:
1. Hydroxyl: OH-groepen
3
, 2. Aldehyde: aldose suiker => CH=O
3. Keton: ketose suiker => C=O
↳ Glucose, fructose en galactose
Aantal C-atomen:
3: triose
4: tetrose
5: pentose
6: hexose
...
Aldose, ketose, triose,
tetrose, pentose, hexose en L/D
isomeer kunnen herkennen en
tekenen!
Voorbeeld:
Reacties van monosachariden:
➢ Reductie = een stof (oxidator) neemt elektronen op van een andere stof (reductor)
↳Carbonyl → alcohol (= onder milde omstandigheden)
↳OH groep → deoxy-suiker
➢ Oxidatie = de reductor staat elektronen af aan een andere stof.
↳Aldehydegroep (reducerende suikers → kunnen herkennen!) (= milde omstandigheden)
Fehling test = geeft een roodbruine neerslag bij reducerende suikers.
↳OH groep → carbonyl
➢ Isomerisatie onder invloed van een base
= Glucose (een aldose) isomeriseert tot fructose (een ketose) in basische omstandigheden.
➢ Glycosidevorming (acetaalvorming)
= Een product van de condensatie tussen anomere groepen van suiker met een alcohol. De
alcoholrest = aglycon.
N-glucosiden (kunnen tekenen!)
Adenosine = ribose (suiker) + adenine (purine-base)
4
1: Inleiding
Biochemie = de chemische basis van het leven. Het is een relatief jonge wetenschap.
↳ Moleculen in levende organismen/cellen bieden structuur en zijn in verband met functie. → Alle
organismen zijn opgebouwd uit cellen, de bouwstenen van het leven. Cellen zijn gestructureerd,
geordend en vragen energie (uit nutriënten). Er zijn twee belangrijke types: prokaryote cellen en
eukaryote cellen.
↳ Chemische processen in cellen zorgen voor het in standhouden van energie van leven
Er zijn twee grote onderdelen in de biochemie:
1. Biomoleculen
= sachariden, lipiden, eiwitten, vitamines, enzymen, hormonen en nucleïnezuren.
2. Metabolisme
= Biochemische energie, metabolisme van suikers; lipiden; eiwitten en nucleïnezuren en de
regeling van metabolische activiteit
Er zijn ook twee belangrijke mijlpalen/vaststellingen in de biochemie:
1) Enzymes zijn katalysatoren
2) Nucleïnezuren dragen informatie: DNA → RNA → eiwitten
De eukaryote cel
Functies van organellen in de cel:
Organel Functie
Plasmamembraan Barrière met de ‘buitenwereld’ dat selectief
componenten doorlaat.
Kern of nucleus Drager van de informatie van de cel, DNA
replicatie en RNA synthese.
Mitochondriën Energiefabriekjes die energie leveren door de
synthese van ATP uit verbranding van suikers en
vetten.
Ruw ER Bevat ribosomen aan het oppervlak (= complex
van EW en RNA). Doet aan proteïnesynthese.
Glad ER Synthese en metabolisme van lipiden.
Golgi-apparaat Opeengestapelde membranen waarbij
proteïnen uit het ruw ER via vesikels toekomen
1
, en worden gemodificeerd en doorgestuurd naar
hun bestemming.
Lysosomen Bevatten enzymes voor afbraak van proteïnen
en membranen in de cel.
Samenstelling aan elementen in het lichaam
Er zijn 3 elementen die domineren: C, H en O
➢ Zuurstof en waterstof (O en H)
= Groot percentage in cellen/organismen omwille van water want het menselijk lichaam
bevat ongeveer 65% water. Water heeft een centrale rol in de biochemie! → Het heeft een
grote invloed op intermoleculaire interacties en daardoor op de vorm die biomoleculen
aannemen. (en dus hun functie). Water is een ‘oplosmiddel’, een ‘milieu’ waarin de
biochemische reacties plaatsvinden en het is ook een transportmiddel van voedings- en
afvalstoffen. Water zelf neemt vaak ook deel aan de reactie door een hydrolyse of hydratatie
reactie. De eigenschappen van water:
- H2O is een polair molecule
- Water vormt waterstofbruggen met zichzelf en/of met functionele groepen
- De polaire stoffen lossen op in water (vb.: zout) → Hydrofoob effect: water gaat zo
weinig mogelijk interacties aan met apolaire stoffen.
➢ Koolstof (C)
= Vormt de basis van de meeste grote moleculen en organismen. Het heeft verschillende
bindingseigenschappen: sterke C-C covalente bindingen en stabiele moleculen. Het bevat
goede ‘brandstof-moleculen’ die veel energie leveren bij verbranding.
➢ Nevenelementen
= P, S, Na+, Mg2+, Cl-, K+ en Ca2+
➢ Spoorelementen
= Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Al, Si, Cr, Mo, I, F, V, Se en Sn
2
,Bindingen in of tussen biomoleculen
De bindingen verschillen in sterkte en zijn essentieel voor de driedimensionele structuur.
➢ Covalente bindingen
= Permanent
➢ Niet-covalente bindingen of intermoleculaire bindingen
= Tijdelijk maken ze dynamische interacties mogelijk: door de binding van substraten aan
enzymen, verlaat het product het enzym (1) of door een hormoon dat bindt aan een receptor
en een signaal doorgeeft en dissocieert van de receptor (2). Ze zijn 10 tot 100x minder sterk
dan covalente bindingen, zorgen voor de stabilisatie van eiwitten en nucleïnezuren en
herkenning tussen niopolymeren onderling.
Hierbij zijn er nog verschillende types:
- Elektrostatische interacties (tussen geladen groepen)
- Dipool-dipool interacties
- Waterstofbindingen
- Vander Waals krachten
Transport van en naar de cel
Osmose = netto beweging van water doorheen een semi-permeabel membraan (dat water doorlaat)
van lage naar hoge concentratie.
Diffusie = netto beweging van stoffen door een semi-permeabel membraan van hoge naar lage
concentratie tot de concentratie gelijk is.
2: sachariden/koolhydraten
Het zijn de meest voorkomende biomoleculen op aarde en ze zijn een belangrijk deel in de voeding.
Algemene brutoformule van de suikers (sachariden): (C-H2O)n met n > 3 (koolhydraat)
Functies:
- Het is een energiebron + reservestoffen
- Het bevat structurele elementen (celwand bij bacteriën en cellulose bij planten)
- Het is een onderdeel van nucleïnezuren en ATP
- Het is gekoppeld aan verschillende eiwitten en lipiden
- Het is een bron van suiker dus het doet aan fotosynthese met chlorofyl als katalysator
Indeling van koolhydraten
1) Monosacharide
= Enkelvoudige gluciden met maar 1 sacharide. Ze hebben drie functionele groepen:
1. Hydroxyl: OH-groepen
3
, 2. Aldehyde: aldose suiker => CH=O
3. Keton: ketose suiker => C=O
↳ Glucose, fructose en galactose
Aantal C-atomen:
3: triose
4: tetrose
5: pentose
6: hexose
...
Aldose, ketose, triose,
tetrose, pentose, hexose en L/D
isomeer kunnen herkennen en
tekenen!
Voorbeeld:
Reacties van monosachariden:
➢ Reductie = een stof (oxidator) neemt elektronen op van een andere stof (reductor)
↳Carbonyl → alcohol (= onder milde omstandigheden)
↳OH groep → deoxy-suiker
➢ Oxidatie = de reductor staat elektronen af aan een andere stof.
↳Aldehydegroep (reducerende suikers → kunnen herkennen!) (= milde omstandigheden)
Fehling test = geeft een roodbruine neerslag bij reducerende suikers.
↳OH groep → carbonyl
➢ Isomerisatie onder invloed van een base
= Glucose (een aldose) isomeriseert tot fructose (een ketose) in basische omstandigheden.
➢ Glycosidevorming (acetaalvorming)
= Een product van de condensatie tussen anomere groepen van suiker met een alcohol. De
alcoholrest = aglycon.
N-glucosiden (kunnen tekenen!)
Adenosine = ribose (suiker) + adenine (purine-base)
4
