Biochemie
Hoofdstuk 1: Biochemie en de taal van biochemie
Biochemie is de studie van chemische verbindingen en reacties die in levende organismen
voorkomen (bevatten koolstof).
biochemie is gebaseerd op ‘reductionisme’: het geheel in kleinere stukken opdelen en elk
stukje apart bestuderen
Doel: wat zijn chemische en ruimtelijke structuren van biomoleculen, hoe interageren ze,
hoe verloopt de coordinatie van cellulaire activiteiten, hoe geberut synthese en afbraak van
de biomoleculen in de cel, hoe wordt energie gewonnen, hoe wordt genetische informatie
opgeslaan
Historiek
Biochemie = jonge wetenschap
Vandaag: functie van elk gen achterhalen en koppelen aan fenomenen, vooruitgang
in celbiologie en genetica, nieuw chemische en fysische technieken
Hoofdthema’s biochemie
1) Structurele biochemie: biomoleculen en functie
2) Metabolisme: totaal aan reacties in levende materie
3) Genetische biochemie: opslag en doorgeven biologische informatie
Biochemie als chemische wetenschap
Elementen in biomoleculen: H,C,N,O…Na,Mg,P,S,Cl,K,Ca…
elementen in ons lichaam komen niet overeen met deze in de bovenste aardlaag
samenstelling organismen verschillend van de omgeving
Koolstof is centraal element: >50% van drooggewicht cel, laat veel 3D structuren toe
functionele groepen die zorgen voor diversiteit
Nucleïnezuren (DNA/RNA) : heteropolymeer, C,H,O,N,P
= polynucleotiden, regelmatige vorm, < fosfaatgroep,suiker,N-base (structuren), verbonden
via fosfodiësterbinding
functie: informatiemoleculen: coderen, overdracht & expressie van genetisch materiaal
Eiwitten : heteropolymeer, C,H,O,N,(S)
= ketens van aminozuren (20), verbonden met peptidebinding (amide) => polypeptiden
Functie: Biologische activiteit: antilichamen, transport, enzymen die katalyseren, hormonen;
Structurele functie: carriers, ion kanalen
Polysacchariden : homopolymeer, C,H,O
= polymeren van monosacchariden, bv cellulose (= 1000-en glucosemoleculen), verbonden
via glycosidebinding (ether)
Functie: Structureel: cellulose, chitine; Opslag van energie: zetmeel, glycogeen
,Lipiden
= belangrijkste structuurelementen van membranen, ook energiebronnen, verbonden via
esterbinding
Fosfolipiden: 1vetzuur vervangen door een fosfaathoudende molecule geladen en
amfipatisch/amfifiel: bevatten zowel hydrofiele en hydrofobe groep
vorming van fosfolipide dubbellaag (membranen)
Vetten = triglyceriden
! lipiden zijn geen polymeren!
Synthese en hydrolyse biopolymeren (aanmaak en afbraak)
Condensatiereactie: dehydratatiereactie: verlies van watermolecule bij aan elkaar
hechten
Enzymen versnellen de dehydrataie
Afbraak door hydrolyse: is het omgekeerde van dehydratatie
Cellulaire hiërarchie
Elementen (C,H,O,N) eenvoudige precursoren (CO2,H2O,NH4) bouwstenen voor
macromoleculen macromoleculen supramoleculaire associaties (ribosomen,
chromosomen, membranen…) (door covalente bindingen) organellen cel weefsel
organen stelsel organisme
Grote verschillen tussen celstructuren bacteriecellen, archaeële cellen en eukaryotische
cellen
Celorganellen in euk.
Cellen:
- Mitochondriën
- ER: ribosomen
- Golgi: secretie en
transport
- Celkern: genetisch
informatie
Dierlijke cellen: geen
celwand, enkel
plasmamembraan
Plantencellen:
chloroplasten: FS,
vacuole: turgordruk
Toepassingsdomeinen: geneeskune en gezondheid, levensmiddelenchemie en -technologie,
landbouw en biodiversiteit, toxicologie, biotechnologie, milieuwetenschappen…
, Bio-informatica : analyse DNA, simulatie metabolisme, analyse geneesmiddelen
Genomics: houdt zich bezig met volledige genoom: nucelotideseq van genoom bepalen,
expressie en functie van elk gen beoordelen, evolutionaire relaties tussen genen
Hoofdstuk 2: Carbohydraten (=koolhydraten = suikers)
Algemene formule ¿ met n ≥ 3 :
! niet alle verbindingen met deze formule zijn suikers, bv melkzuur!
Indeling: op basis van aantal suiker-eenheden
- Monosacchariden: eenvoudigste = monoside
- Disacchariden: < 2 monosacchariden = bioside
- Oligosaccharide: < 2-10 suikereenheden
- Polysacchariden = polysiden
Naamgeving:
- Koolhydraat: verbinding met deze formule : ¿
- Saccharide: alle derivaten van koolhydraten
- Suiker: niet-gederivatiseerde monosacchariden en kleine oligosacchariden
- Glycaan: oligosaccaride of polysaccharide
Functies
- Bouwelementen: suiker + proteine glycoproteine, suiker + lipide glycolipide (in
celmembranen als receptoren of bij cel-cel herkenning)
- Energiehuishouding: FS door planten en FS bacteriën, afbraak monosacchariden
energie, ook energieopslag: koolhydraten = 50% calorie-opname van de mens
- Structuurfunctie: celwand planten: cellulose, exoskelet geleedpotigen: chitine
- Ribose en deoxyribose in DNA en RNA
Monosacchariden
= verbinding met vrije aldehyde- of ketongroep en min 1 of meer alcoholfuncties; elk C-
atoom, behalve 1, draagt een OH-groep
- Aldehyde aldose: monoside met CHO-groep
- Keton ketose: monoside met CRO-groep
Indeling
Op basis van aantal C-atomen: kleinste = triose (tetrose(4), pentose(5), hexose(6)…)
Achtervoegsel: ‘ose’
Van al deze monosiden bestaat er keto- en aldostructuur
- Aldopentose : 5-C-suiker met aldehydegroep
- Ketohexose: 6-C-suiker met ketongroep
C-nummering: aldosen: 1 op aldehyde-C; ketosen: 1 op eind-C dichtst bij ketongroep
Hexosen belangrijkste!!
Moleculaire structuur en optische rotatie
Optische isomerie
Chiraal C-atoom = asymmetrische C = optisch actief
- Sp3 met 4 verschillende substituenten
- Tetraëdisch
Hoofdstuk 1: Biochemie en de taal van biochemie
Biochemie is de studie van chemische verbindingen en reacties die in levende organismen
voorkomen (bevatten koolstof).
biochemie is gebaseerd op ‘reductionisme’: het geheel in kleinere stukken opdelen en elk
stukje apart bestuderen
Doel: wat zijn chemische en ruimtelijke structuren van biomoleculen, hoe interageren ze,
hoe verloopt de coordinatie van cellulaire activiteiten, hoe geberut synthese en afbraak van
de biomoleculen in de cel, hoe wordt energie gewonnen, hoe wordt genetische informatie
opgeslaan
Historiek
Biochemie = jonge wetenschap
Vandaag: functie van elk gen achterhalen en koppelen aan fenomenen, vooruitgang
in celbiologie en genetica, nieuw chemische en fysische technieken
Hoofdthema’s biochemie
1) Structurele biochemie: biomoleculen en functie
2) Metabolisme: totaal aan reacties in levende materie
3) Genetische biochemie: opslag en doorgeven biologische informatie
Biochemie als chemische wetenschap
Elementen in biomoleculen: H,C,N,O…Na,Mg,P,S,Cl,K,Ca…
elementen in ons lichaam komen niet overeen met deze in de bovenste aardlaag
samenstelling organismen verschillend van de omgeving
Koolstof is centraal element: >50% van drooggewicht cel, laat veel 3D structuren toe
functionele groepen die zorgen voor diversiteit
Nucleïnezuren (DNA/RNA) : heteropolymeer, C,H,O,N,P
= polynucleotiden, regelmatige vorm, < fosfaatgroep,suiker,N-base (structuren), verbonden
via fosfodiësterbinding
functie: informatiemoleculen: coderen, overdracht & expressie van genetisch materiaal
Eiwitten : heteropolymeer, C,H,O,N,(S)
= ketens van aminozuren (20), verbonden met peptidebinding (amide) => polypeptiden
Functie: Biologische activiteit: antilichamen, transport, enzymen die katalyseren, hormonen;
Structurele functie: carriers, ion kanalen
Polysacchariden : homopolymeer, C,H,O
= polymeren van monosacchariden, bv cellulose (= 1000-en glucosemoleculen), verbonden
via glycosidebinding (ether)
Functie: Structureel: cellulose, chitine; Opslag van energie: zetmeel, glycogeen
,Lipiden
= belangrijkste structuurelementen van membranen, ook energiebronnen, verbonden via
esterbinding
Fosfolipiden: 1vetzuur vervangen door een fosfaathoudende molecule geladen en
amfipatisch/amfifiel: bevatten zowel hydrofiele en hydrofobe groep
vorming van fosfolipide dubbellaag (membranen)
Vetten = triglyceriden
! lipiden zijn geen polymeren!
Synthese en hydrolyse biopolymeren (aanmaak en afbraak)
Condensatiereactie: dehydratatiereactie: verlies van watermolecule bij aan elkaar
hechten
Enzymen versnellen de dehydrataie
Afbraak door hydrolyse: is het omgekeerde van dehydratatie
Cellulaire hiërarchie
Elementen (C,H,O,N) eenvoudige precursoren (CO2,H2O,NH4) bouwstenen voor
macromoleculen macromoleculen supramoleculaire associaties (ribosomen,
chromosomen, membranen…) (door covalente bindingen) organellen cel weefsel
organen stelsel organisme
Grote verschillen tussen celstructuren bacteriecellen, archaeële cellen en eukaryotische
cellen
Celorganellen in euk.
Cellen:
- Mitochondriën
- ER: ribosomen
- Golgi: secretie en
transport
- Celkern: genetisch
informatie
Dierlijke cellen: geen
celwand, enkel
plasmamembraan
Plantencellen:
chloroplasten: FS,
vacuole: turgordruk
Toepassingsdomeinen: geneeskune en gezondheid, levensmiddelenchemie en -technologie,
landbouw en biodiversiteit, toxicologie, biotechnologie, milieuwetenschappen…
, Bio-informatica : analyse DNA, simulatie metabolisme, analyse geneesmiddelen
Genomics: houdt zich bezig met volledige genoom: nucelotideseq van genoom bepalen,
expressie en functie van elk gen beoordelen, evolutionaire relaties tussen genen
Hoofdstuk 2: Carbohydraten (=koolhydraten = suikers)
Algemene formule ¿ met n ≥ 3 :
! niet alle verbindingen met deze formule zijn suikers, bv melkzuur!
Indeling: op basis van aantal suiker-eenheden
- Monosacchariden: eenvoudigste = monoside
- Disacchariden: < 2 monosacchariden = bioside
- Oligosaccharide: < 2-10 suikereenheden
- Polysacchariden = polysiden
Naamgeving:
- Koolhydraat: verbinding met deze formule : ¿
- Saccharide: alle derivaten van koolhydraten
- Suiker: niet-gederivatiseerde monosacchariden en kleine oligosacchariden
- Glycaan: oligosaccaride of polysaccharide
Functies
- Bouwelementen: suiker + proteine glycoproteine, suiker + lipide glycolipide (in
celmembranen als receptoren of bij cel-cel herkenning)
- Energiehuishouding: FS door planten en FS bacteriën, afbraak monosacchariden
energie, ook energieopslag: koolhydraten = 50% calorie-opname van de mens
- Structuurfunctie: celwand planten: cellulose, exoskelet geleedpotigen: chitine
- Ribose en deoxyribose in DNA en RNA
Monosacchariden
= verbinding met vrije aldehyde- of ketongroep en min 1 of meer alcoholfuncties; elk C-
atoom, behalve 1, draagt een OH-groep
- Aldehyde aldose: monoside met CHO-groep
- Keton ketose: monoside met CRO-groep
Indeling
Op basis van aantal C-atomen: kleinste = triose (tetrose(4), pentose(5), hexose(6)…)
Achtervoegsel: ‘ose’
Van al deze monosiden bestaat er keto- en aldostructuur
- Aldopentose : 5-C-suiker met aldehydegroep
- Ketohexose: 6-C-suiker met ketongroep
C-nummering: aldosen: 1 op aldehyde-C; ketosen: 1 op eind-C dichtst bij ketongroep
Hexosen belangrijkste!!
Moleculaire structuur en optische rotatie
Optische isomerie
Chiraal C-atoom = asymmetrische C = optisch actief
- Sp3 met 4 verschillende substituenten
- Tetraëdisch
