Celbiologie 1ste jaar
1 Cellulaire bouwstenen
1.1 Chemische binding
Een element = een substantie die niet door chemische reacties kan ontbonden worden
− C, H, O en N vormen samen 96% van alle organische materiaal
− P, S, Ca en K nemen een groot deel van de overige 4% voor hun rekening
Een verbinding = een substantie die bestaat uit twee of meer verschillende elementen, in een vaste
verhouding.
Een emergente eigenschap = wanneer de samenstelling van twee elementen van een lager
hiërarchisch niveau andere karakteristieken heeft dan de elementen afzonderlijk.
De 2 sterkste bindingen :
− Een covalente binding : twee atomen delen een paar elektronen.
− Een ionische binding : 1 van de twee atomen pikt één elektron van het andere atoom → beide
atomen worden ionen die vanwege hun tegengestelde lading aantrekken. = zouten
Covalente binding Ionische binding
Zwakkere binding :
− Een waterstofbinding = een chemische binding tussen moleculen die essentieel zijn voor de
werking van de cel.
Bv : H-bruggen tussen 2 moleculen water gebeurd doordat de zuurstof harder trekt aan de
2 elektronen van de beide waterstoffen met als gevolg dat de zuurstof negatiever geladen
is en de 2 waterstoffen positiever geladen. Zo kunnen er H-bruggen gevormd worden tussen
een waterstof van het ene molecule en een zuurstof van het andere molecule.
,1.2 Koolstof
= veruit de belangrijkste en meest voorkomende atoom in levende cellen.
Bevat 6 elektronen
− In grondtoestand : 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
− Wanneer het een covalente binding aangaat : 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1
Bezit 4 hybride sp3-orbitalen die elk een enkelvoudige binding aangaan met een s-orbitaal van een
H-atoom.
1.3 Vorm moleculen
Moleculen bestaande uit 2 atomen = lineair
Moleculen met meerdere atomen = meer ingewikkelde vormen
− Worden bepaald door de positie van de orbitalen van de atomen
− Bv : H2o = V-vormig, CH4 = tetrahendron-vormig
De vorm van de biologische moleculen is belangrijk voor de herkenning en de daaropvolgende
responsen.
Endorfinen = natuurlijke signaalmoleculen
− Morfine, heroïne en andere bedwelmende middelen lijken hier qua structuur sterk op en
kunnen de gemoedsgesteldheid en de pijnperceptie beïnvloeden.
1.4 Chemische reacties
− Er worden chemische bindingen gevormd en gebroken
De reagentia = de uitgangspunten
Het product = het resultaat
Bv : 2 H2 + O2 → 2 H2O
Reagentia Product
De meeste reacties zijn omkeerbaar.
− De twee reacties lopen aan eenzelfde tempo, en de concentratie aan reagentia en
producten blijft gelijk.
− = een chemisch evenwicht = een dynamisch evenwicht : de reactie loopt nog steeds door
maar zonder merkbaar effect.
,1.5 Water
De 4 merkwaardige karakteristieken van water
1. Water heeft een hoge cohesie.
2. Water heeft een vermogen om temperatuurschommelingen te bufferen.
3. Water heeft een groot oplossend vermogen.
4. Water zet uit bij het bevriezen.
Cohesie = een maat voor hoe goed moleculen aan elkaar plakken.
Watermoleculen worden bij elkaar gehouden door H-bruggen, deze worden constant gevormd,
verbroken en opnieuw gevormd. Water heeft meer structuur dan andere vloeistoffen → hoge cohesie
➢ Planten kunnen water tegen de zwaartekracht in transporteren
➢ Oppervlaktespanning
Specifieke warmte = de hoeveelheid warmte nodig om 1 g stof 1°C op te warmen.
− Water heeft een hoge specifieke warmte
➢ Grote hoeveelheden water op aarde slaan de warmte van de zon overdag en in de
zomer op, en geven die weer geleidelijk af ’s nachts en in de winter. → de
temperatuur op aarde wordt gehouden tussen limieten die voor het leven
aanvaardbaar zijn.
Verdampingswarmte = de hoeveelheid warmte nodig om 1 g stof om te zetten van vloeistof naar
gas.
− Water heeft een hoge verdampingswarmte
➢ Groot gedeelte van de zonnewarmte → verdamping van water → aarde warmt niet
te snel op.
➢ Evapotranspiratie zorgt er voor dat organismen niet oververhitten
Water heeft een lagere densiteit (= dichtheid) in vaste toestand dan in vloeibare toestand. → zet uit
Water is het meest veelzijdige solvent : het kan stoffen oplossen door ze te ontbinden in hun
samengestelde ionen of door polaire moleculen volledig te omgeven
− Hydrofiel = stoffen met een speciale affiniteit voor water → meestal ionische of polaire
substanties
− Hydrofoob = stoffen die geen affiniteit voor water vertonen → door het voorkomen van niet-
polaire bindingen (bv bij vetten : de bindingen tussen C en H)
De dissociatie van water = een fenomeen waarbij een waterstofatoom, betrokken in een
waterstofbinding tussen 2 H2O-moleculen, van molecule verhuisd.
− Er ontstaat een hydronium ion (H3O+) en een hydroxide ion (OH-)
2 H2O → H3O+ + OH-
, − Verkort :
H2O → H+ + OH-
Waterstof-ionen zijn bijzonder reactief : veranderingen in hun concentraties kunnen de cel drastisch
beïnvloeden. Concentraties van beide zijn in zuiver water normaal gelijk, deze balans kan
verbroken worden door de toevoeging van H+ en OH-
Zuren = producten die H+-ionen aan de oplossing toevoegen.
Basen = stoffen die OH--ionen toevoegen of H+-ionen binden waardoor een overschot aan OH-
ontstaat
De pH meet de concentratie aan H+-ionen.
− pH 7 = neutraal
− pH 0 - 7 = zuur milieu
− pH 7 - 14 = basisch milieu
− = logaritmische schaal dus : oplossing met pH 3 is 1000x zuurder dan een oplossing met pH
6
De interne pH van biologische vloeistoffen (pH tussen 6 en 8, uitgez. Maagzuur) wordt constant
gehouden door buffers (= stoffen die de concentraties H+ en OH- stabiliseren)
Koolzuur (H2CO3) = een buffer die bijdraagt tot de stabiliteit van de bloed-pH (7,4)
HCO3- + H+ ⇌ H2CO3 ⇌ CO2 + H2O
H+-ionen komen terecht in het bloed → pH ↓ → H+ wordt weggevangen in het bloed → HCO3- wordt
omgezet in CO2 → wordt via de longen uitgeademd
Dus : Door de aanpassing van de ademhaling kan er op een snelle manier invloed worden
uitgeoefend op de zuurgraad van het bloed.
Nieren zijn in staat HCO3- aan te maken → duurt uren tot dagen en heeft dus tijd nodig om goed te
gaan werken
Door toename van de ademhalingsfrequentie → concentratie aan CO2 ↓ → pH ↑
Dus : hyperventilatie leidt tot respiratoire alkalose
Er ontstaat een metabole acidose indien er zuren aan het bloed worden toegevoegd. Hetzelfde geldt
als er waterstofcarbonaatverlies (HCO3-) is (diarree).
Zure neerslag = wanneer de pH van de regen, sneeuw of mist lager is dan 5,6
− = één van de belangrijkste bedreigingen van het leven op aarde
− Oorzaken : aanwezigheid van zwaveloxiden en stikstofoxiden
− Bron : verbranding van fossiele brandstoffen in de industrie en door auto’s
1 Cellulaire bouwstenen
1.1 Chemische binding
Een element = een substantie die niet door chemische reacties kan ontbonden worden
− C, H, O en N vormen samen 96% van alle organische materiaal
− P, S, Ca en K nemen een groot deel van de overige 4% voor hun rekening
Een verbinding = een substantie die bestaat uit twee of meer verschillende elementen, in een vaste
verhouding.
Een emergente eigenschap = wanneer de samenstelling van twee elementen van een lager
hiërarchisch niveau andere karakteristieken heeft dan de elementen afzonderlijk.
De 2 sterkste bindingen :
− Een covalente binding : twee atomen delen een paar elektronen.
− Een ionische binding : 1 van de twee atomen pikt één elektron van het andere atoom → beide
atomen worden ionen die vanwege hun tegengestelde lading aantrekken. = zouten
Covalente binding Ionische binding
Zwakkere binding :
− Een waterstofbinding = een chemische binding tussen moleculen die essentieel zijn voor de
werking van de cel.
Bv : H-bruggen tussen 2 moleculen water gebeurd doordat de zuurstof harder trekt aan de
2 elektronen van de beide waterstoffen met als gevolg dat de zuurstof negatiever geladen
is en de 2 waterstoffen positiever geladen. Zo kunnen er H-bruggen gevormd worden tussen
een waterstof van het ene molecule en een zuurstof van het andere molecule.
,1.2 Koolstof
= veruit de belangrijkste en meest voorkomende atoom in levende cellen.
Bevat 6 elektronen
− In grondtoestand : 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
− Wanneer het een covalente binding aangaat : 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1
Bezit 4 hybride sp3-orbitalen die elk een enkelvoudige binding aangaan met een s-orbitaal van een
H-atoom.
1.3 Vorm moleculen
Moleculen bestaande uit 2 atomen = lineair
Moleculen met meerdere atomen = meer ingewikkelde vormen
− Worden bepaald door de positie van de orbitalen van de atomen
− Bv : H2o = V-vormig, CH4 = tetrahendron-vormig
De vorm van de biologische moleculen is belangrijk voor de herkenning en de daaropvolgende
responsen.
Endorfinen = natuurlijke signaalmoleculen
− Morfine, heroïne en andere bedwelmende middelen lijken hier qua structuur sterk op en
kunnen de gemoedsgesteldheid en de pijnperceptie beïnvloeden.
1.4 Chemische reacties
− Er worden chemische bindingen gevormd en gebroken
De reagentia = de uitgangspunten
Het product = het resultaat
Bv : 2 H2 + O2 → 2 H2O
Reagentia Product
De meeste reacties zijn omkeerbaar.
− De twee reacties lopen aan eenzelfde tempo, en de concentratie aan reagentia en
producten blijft gelijk.
− = een chemisch evenwicht = een dynamisch evenwicht : de reactie loopt nog steeds door
maar zonder merkbaar effect.
,1.5 Water
De 4 merkwaardige karakteristieken van water
1. Water heeft een hoge cohesie.
2. Water heeft een vermogen om temperatuurschommelingen te bufferen.
3. Water heeft een groot oplossend vermogen.
4. Water zet uit bij het bevriezen.
Cohesie = een maat voor hoe goed moleculen aan elkaar plakken.
Watermoleculen worden bij elkaar gehouden door H-bruggen, deze worden constant gevormd,
verbroken en opnieuw gevormd. Water heeft meer structuur dan andere vloeistoffen → hoge cohesie
➢ Planten kunnen water tegen de zwaartekracht in transporteren
➢ Oppervlaktespanning
Specifieke warmte = de hoeveelheid warmte nodig om 1 g stof 1°C op te warmen.
− Water heeft een hoge specifieke warmte
➢ Grote hoeveelheden water op aarde slaan de warmte van de zon overdag en in de
zomer op, en geven die weer geleidelijk af ’s nachts en in de winter. → de
temperatuur op aarde wordt gehouden tussen limieten die voor het leven
aanvaardbaar zijn.
Verdampingswarmte = de hoeveelheid warmte nodig om 1 g stof om te zetten van vloeistof naar
gas.
− Water heeft een hoge verdampingswarmte
➢ Groot gedeelte van de zonnewarmte → verdamping van water → aarde warmt niet
te snel op.
➢ Evapotranspiratie zorgt er voor dat organismen niet oververhitten
Water heeft een lagere densiteit (= dichtheid) in vaste toestand dan in vloeibare toestand. → zet uit
Water is het meest veelzijdige solvent : het kan stoffen oplossen door ze te ontbinden in hun
samengestelde ionen of door polaire moleculen volledig te omgeven
− Hydrofiel = stoffen met een speciale affiniteit voor water → meestal ionische of polaire
substanties
− Hydrofoob = stoffen die geen affiniteit voor water vertonen → door het voorkomen van niet-
polaire bindingen (bv bij vetten : de bindingen tussen C en H)
De dissociatie van water = een fenomeen waarbij een waterstofatoom, betrokken in een
waterstofbinding tussen 2 H2O-moleculen, van molecule verhuisd.
− Er ontstaat een hydronium ion (H3O+) en een hydroxide ion (OH-)
2 H2O → H3O+ + OH-
, − Verkort :
H2O → H+ + OH-
Waterstof-ionen zijn bijzonder reactief : veranderingen in hun concentraties kunnen de cel drastisch
beïnvloeden. Concentraties van beide zijn in zuiver water normaal gelijk, deze balans kan
verbroken worden door de toevoeging van H+ en OH-
Zuren = producten die H+-ionen aan de oplossing toevoegen.
Basen = stoffen die OH--ionen toevoegen of H+-ionen binden waardoor een overschot aan OH-
ontstaat
De pH meet de concentratie aan H+-ionen.
− pH 7 = neutraal
− pH 0 - 7 = zuur milieu
− pH 7 - 14 = basisch milieu
− = logaritmische schaal dus : oplossing met pH 3 is 1000x zuurder dan een oplossing met pH
6
De interne pH van biologische vloeistoffen (pH tussen 6 en 8, uitgez. Maagzuur) wordt constant
gehouden door buffers (= stoffen die de concentraties H+ en OH- stabiliseren)
Koolzuur (H2CO3) = een buffer die bijdraagt tot de stabiliteit van de bloed-pH (7,4)
HCO3- + H+ ⇌ H2CO3 ⇌ CO2 + H2O
H+-ionen komen terecht in het bloed → pH ↓ → H+ wordt weggevangen in het bloed → HCO3- wordt
omgezet in CO2 → wordt via de longen uitgeademd
Dus : Door de aanpassing van de ademhaling kan er op een snelle manier invloed worden
uitgeoefend op de zuurgraad van het bloed.
Nieren zijn in staat HCO3- aan te maken → duurt uren tot dagen en heeft dus tijd nodig om goed te
gaan werken
Door toename van de ademhalingsfrequentie → concentratie aan CO2 ↓ → pH ↑
Dus : hyperventilatie leidt tot respiratoire alkalose
Er ontstaat een metabole acidose indien er zuren aan het bloed worden toegevoegd. Hetzelfde geldt
als er waterstofcarbonaatverlies (HCO3-) is (diarree).
Zure neerslag = wanneer de pH van de regen, sneeuw of mist lager is dan 5,6
− = één van de belangrijkste bedreigingen van het leven op aarde
− Oorzaken : aanwezigheid van zwaveloxiden en stikstofoxiden
− Bron : verbranding van fossiele brandstoffen in de industrie en door auto’s
