samenvatting biochemie 2de jaar VD

Biochemie deel 1:
Hoofdstuk 1: algemene inleiding
Leerdoelen:
1. Het belang van de biochemie voor levende systemen kunnen uitleggen;
2. De relatie tussen cellulaire en moleculaire processen kunnen aangeven;
3. Het onderscheid kunnen maken tussen verschillende moleculaire
modellen;
4. Een grote indeling kunnen weergeven van de biologische
molecuulfamilies;
Wat is biochemie?
= leven bekijken op moleculair niveau
Biochemie kan in 3 delen onderverdeeld worden:
 Structurele chemie:
- chemie van componenten van levende materie
- relatie tussen biologische functie & chemische structuur
 Metabolisme: de totaliteit van de chemische reacties in levende materie
 Genetica
Biochemie als chemische wetenschap:
Chemische elementen:
- 29 in lichaam
- Levende wezens bestaan voor 70% uit water
- Groep 1: C, H, O en N
 Hoofdelementen
 Verantwoordelijk voor 99% van de massa van de meeste cellen
 Unieke eigenschappen die nodig zijn in levensprocessen
 Vormen sterke covalente bindingen kunnen enkelvoudige, dubbele en
triple binding aangaan
 Vast materiaal vnl C
 Organische componenten: alcoholen, aldehyden, ketonen, koolzuur,
thiolen en aminen
 Functionele groepen: hydroxyl, acyl, carbonyl, carboxyl, carboxylaat, thiol,
amino, fosfaat en fosforyl
-Groep 2: S, P, Na, K, Mg, Ca en Cl
 Minder aanwezig
 S: essentieel component eiwitten
 P: belangrijke rol in energiemetabolisme (ATP) en in structuur van NZ
(bouwstenen)
-Groep 3: Co, Cu, Fe, Mn en Zn
 aanwezig in kleine hoeveelheden in alle organismen
 essentieel voor leven
-Groep 4: Al, As, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni, Se, Si, W en V
 Sporenelementen die in bepaalde organismen voorkomen

1

,Macromoleculen:
- = polymeren
- opgebouwd uit aantal bouwstenen (4 groepen) = monomeren
- beschikken over gemeenschappelijke functionele groepen  specifieke
chemische eigenschappen & rol in cel
1) AZ:
 Opbouw polypeptiden/eiwitten
 structureel  keratine in haren & nagels
 transport: hemoglobine
 hormoon: insuline
 antilichamen (=antistoffen): witte bloedcellen
 enzymen: peptidase
2) KH’en:
 Monosacchariden/suikers
 Polysachariden:
 Structureel
 Energievoorziening
3) Nucleotiden

4) Lipiden:
 diverse functies
 structurele element van het membraan
 zeer heterogene groep chemische elementen
 weinig oplosbaar in water
Biologische polymeren:
Monomeren aan elkaar koppelen door covalente bindingen = condensatiereactie
= dehydratatie (=afsplitsing van water)
Homopolymeer: polymeer opgebouwd uit identieke monomeren
Heteropolymeer: opgebouwd uit verschillende monomeren:
 NZ: opgebouwd uit 4 nucleotiden = polynucleotiden
 Proteïnen of eiwitten: opgebouwd uit 20-tal AZ = polypeptiden
 Polysachariden: opgebouwd uit minstens 2 verschillende monosacchariden
- Eiwitten of proteïnen:
 Polymeren van AZ zijn polypeptiden/proteïnen
 20 AZ kunnen dienen als monomeren (bouwstenen)
 Eiwitten hebben de grootste… van alle biopolymeren:
 structurele variabiliteit
 variatie aan functies
- Nucleïnezuren

- Polysachariden (koolhydraat):
 Functies: zie eerder
Lipiden:
 Zeer heterogene groep chemische structuren.
 Weinig oplosbaar in water.


2

,  Diverse functies.
 Structureel element van de membraan.
Slotbemerking:
Hybride moleculen:
- covalente bindingen tussen suikers & eiwitten/lipiden
- zoals glycoproteïnen en glycolipiden
Structuurniveaus tussen polymeren:
1. Primaire structuur: de volgorde waarin de monomeren aan elkaar zitten
2. Secundaire structuur: beschrijving ruimtelijke vorm van het polymeer over
korte afstand
3. Tertiaire structuur: ruimtelijke vorm voor het gehele polymeer
Biochemie als biologische wetenschap:
Wat is leven?
- vernieuwing (aanmaak nieuwe cellen)
- verbonden met zelf replicerend vermogen
Samenvatting:

Molecule (polymeer) Bouwsteen Belangrijkste functie
(monomeer)

DNA (NZ) Nucleotiden Genetisch materiaal

RNA (NZ) Nucleotiden proteïne synthese

Proteïnen AZ Celstructuur en functie

Lipiden Vetzuren Membraancomponent

KH’en Suikers Energieproductie



Hoofdstuk 2: de matrix van het leven
Leerdoelen:
1. De verschillende chemische interacties in en tussen biomoleculen
herkennen en beschrijven.
2. De rol van water in biochemische processen en in intra- of intermoleculaire
interacties kunnen beschrijven.
3. Redenen kunnen aangeven waarom water essentieel is voor het leven op
aarde.
Niet-covalente moleculaire interacties:
 Interacties tussen:
 Ionen
 Moleculen
 Delen van moleculen
 Spelen een belangrijke rol in bijna alle biochemische reacties
 Zwakke wisselwerking tussen buitenste elektronen van atomen
 Bindingsenergie: 10X tot 100X lager dan covalente bindingen
Eigenschappen:

3

,  Reversibel (dynamisch, continu vorming & afbraak)
 Sterk beïnvloedbaar door aanwezigheid water & ionen
 Afhankelijk van onderlinge afstand tussen interacterende moleculaire
structuren
Nodig voor:
 Proteïnesynthese
 DNA-replicatie & -herstel
 Proteïne-opvouwing
 Enzymwerking: mogelijkheid voor enzym om zijn substraat te binden


Verschillende interacties:




4

,Hydrofobe interacties:
Interacties in niet-polaire verbindingen:
 Hydrofobe delen interageren (niet binden) met elkaar  polaire
watermoleculen uitsluiten  ontstaat hydrofobe omgeving
Energie van individuele hydrofobe interactie = verwaarloosbaar klein  toch
opbouw stabiele systemen als groot aantal van deze interacties plaatsvinden
 Bv. Micellen
 biologische membranen
 eiwitten


Water als universeel solvent:
Inleiding:
 60-70% vd massa van organismen
 95% van alle lichaamsmoleculen
 Grootste deel van biochemische reacties gebeurt in waterig midden
 Als 10% van water in ons lichaam verdwijnt  ernstige aandoeningen
 Als 25% van het water in ons lichaam verdwijnt  dood
 Passieve rol van water:
o Oplossen van biomoleculen in een ‘interne zee’ van water
 Actieve rol van water:
o Structuur van eiwitten, NZ & membranen

H-bruggen en permanente dipolen:
Formule water: H2O
Water bepalend voor belangrijke fysisch-chemische eigenschappen:
 Abnormaal hoog smelt- & kookpunt
 Hoge verdampingswarmte
 Hoge specifieke warmte
Verklaring:
Water bezit zeer sterke intermoleculaire interacties:
 H-bruggen
 dipool-dipoolinteracties
Solvatie:
= oplossend vermogen van water
Door dipoolkarakter  water sterke intermoleculaire interacties aangaan met
andere moleculen (ionen, dipolen, donors en acceptor van H-bruggen).
Gevolg: ionische verbindingen & polaire moleculen goed oplosbaar  bv.
keukenzout, suikers
Niet polaire (=hydrofobe) stoffen: slecht oplosbaar in water
Biomoleculen: meestal polaire & apolaire groepen
Zuur-base eigenschappen van water:
= zeldzaam
 water = zwak zuur & zwakke geconjugeerde base



5

, KW= H3O+OH-= 1.10-14 mol2/L2
pH = -log H3O+
Stabiele pH (7)  belangrijk voor cel: grote invloed van pH op biochemische
processen in cel
Daarom willen levende cellen pH van waterige oplossingen binnen & buiten cel
constant houden
 Door BUFFERS
Buffer = waterige oplossing van zwak zuur met bijhorende geconjugeerde base
Buffers in bloedplasma: (zie reactie in boek)
 HCO2- / H2CO2
 HPO42- / H2PO4-
 Albumine
 Hemoglobine
Hoofdstuk 3: bio-energie
Leerdoelen:
1. De relatie tussen ΔG, ΔH en ΔS kunnen uitleggen.
2. De termen ΔG, ΔH en ΔS, exergoon en endergoon kunnen beschrijven en
toepassen;
3. De thermodynamische basisprincipes kunnen uitleggen en berekenen of
een reactie al dan niet spontaan zal optreden op basis van enthalpie- en
entropieveranderingen;
4. Het belang van ATP in biochemische reacties kunnen bespreken.

Inleiding:
Levende cel = dynamische structuur:
- Groeien
- Bewegen
- complexe macromoleculen synthetiseren
- substanties in & uit cel transporteren
 Energie voor nodig:
o Planten: zonlicht
o Dieren (mensen): planten/andere dieren
Bio-energica:
= onderdeel van thermodynamica
= kwantitatieve analyse van hoe organisme energie verkrijgen, doorsturen &
gebruiken

Wetten van thermodynamica:
De eerste wet van thermodynamica:
- Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd
- Kan alleen omgezet worden naar andere vorm energie
- VB:

De tweede wet van de thermodynamica:


6