1. Wat is biochemie? – Inleiding
1.3 Energie en metabolisme
Assembleren en synthetiseren vereist energie => De wetten van de thermodynamica gelden in een
biochemische reactie!
1: Energie kan niet worden gemaakt of vernietigd, enkel omgezet.
Energie die vrijkomt bij een chemische reactie komt vrij als warmte, of wordt gebruikt om
naburige bindingen te breken.
Esysteem + Eomgeving = Euniversum = cte
2: De entropie in het universum neemt steeds toe (maat voor de wanorde)
dSuniversum > 0 OF dSsysteem + dSomgeving > 0
De Gibbs vrije energie G = hoeveelheid bruikbare energie van een systeem om werk te
verrichten. G = H -T.S
H = enthalpie = warmte-inhoud van het biochemische systeem = energie aanwezig in
chemische bindingen van moleculen
S = entropie = maat voor wanorde vh systeem
Chemische reacties veroorzaken dG
dH < 0 = exotherm proces dH > 0 = endotherm process
𝐴 →𝐵+𝐶 dS neemt toe, want meer moleculen na de reactie = meer wanorde
Spontane reactie indien dG < 0 dG = Gproducten – Greagentia < 0
G < 0 Thermodynamisch gunstig proces Exergoon
G = 0 Reversibel proces (evenwicht)
G > 0 Thermodynamisch ongunstig proces; het Endergoon
omgekeerde proces wordt begunstigd
Zie voorbeelden in ppt 1
Leven is thermodynamisch mogelijk omdat cellen endergone en exergone reactie aan mekaar
koppelen voor efficiënte productie. (vb Krebbs-cyclus)
1.4 Water
1.4.1 Eigenschappen van water
Water als oplosmiddel of solvent
Structuur van water met dipoolmoment: cursus lezen p23-27
1.4.2 Niet-covalente bindingen
Water kan H-bruggen vormen. Kan intermoleculair (H2O, DNA) en intramoleculair (eiwitten)
Water is verantwoordelijk voor 60% van de massa van organismen en 95% van alle
lichaamsmoleculen. Het grootste deel van biochemische reacties gebeurt in waterig midden.
,Nodig voor proteïnesynthese, DNA-replicatie en -herstel, Proteïne opvouwing en enzymwerking
1.4.3 Water als oplosmiddel
Solvatatie = oplossend vermogen van water. Interactie tss polaire watermoleculen en ionen is sterker
dan die tss ionen onderling, waardoor ionen oplossen (vb. keukenzout NaCl)
Biomoleculen hebben meestal zowel polaire als apolaire groepen: H-brug donor en -acceptor
Polaire of geladen groepen: hydrofiel – wateroplosbaar
Apolaire of ongeladen groepen: hydrofoob – slecht wateroplosbaar
= amfipatisch / amfifiel
1.4.4 Hydrofoob effect
Oplossen van een apolaire stof: 2 apolaire moleculen in een beker water.
Ontstaan van interactie waarbij hydrofobe delen van de moleculen intrageren (niet binden
tho) waarbij ze de hydrofiele watermoleculen afstoten. Hierdoor ontstaat er een hydrofobe
omgeving. (vb. Micel)
Oliedruppeleffect: Water vormt rond de oliedruppels regelmatige, kooiachtige
structuren (=clathraten), die door H-bruggen gestabiliseerd zijn
Eiwit met biologisch actieve conformatie:
Compacter. Apolaire ketens naar binnen gericht, polaire ketens naar buiten gericht (kunnen
dan intrageren met watermoleculen)
1.4.5 Zuur-base chemie
Dissociatie van water: 𝐻2 𝑂 + 𝐻2 𝑂 ⇋ 𝐻3 𝑂+ + 𝑂𝐻 − Water is tegelijk een zwZ en een zwB
Wat zuur base formules, niet echt relevant denk ik, behalve mss van een buffer
, 2. Koolhydraten – Suikers
Structuren van alle aldosen en ketosen kennen, verband leggen tss structuur en functie van de
belangrijkste suikers, stereochemie kennen
Inleiding
Polyhydroxy-aldehyden of ketonen met als algemene formule (CH2O)n met n 3
Rol: energie leveren aan metabolisme, structureel, cel-cel interacties & spelen een rol in biologische
processen
𝑧𝑜𝑛𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡
Fotosynthesereactie: 𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 → 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 6 𝑂2
(omgekeerde reactie = dierlijk metabolisme)
2.1 Monosacchariden
2.1.1 Classificatie
Ketosen met een ketongroep en aldosen met aldehydegroep
Aldo/Keto - triose 3C
Aldo/Keto - tetrose 4C
Aldo/Keto - pentose 5C
Aldo/Keto - hexose 6C
Hexosen zijn de belangrijkste / meest voorkomende, aldopentosen zijn de belangrijkste
componenten in nucleïnezuren
2.2 Stereochemie
Chiraal centrum: 4 verschillende R’s op een C => 2 verschillende manieren om de molecule ruimtelijk
te ordenen (spiegelbeelden) → D- en L-enantiomeren
Aantal optische isomeren = 2n met n het aantal C*
Identieke brutoformule, maar een verschillende ruimtelijke configuratie = optische isomeren /
stereo-isomeren
Zijn in staat het vlak van gepolariseerd licht te doen draaien onder een bepaalde draaiingshoek,
aangegeven door + (links) of – (rechts) (= optisch actieve stof) (denk aan labo fysico)
[∝]20
𝐷 ×𝑙×𝑐
∝= 100
De ruimtelijke configuratie wordt bepaald door de positie van de OH-groep op het hoogst
genummerde asymmetrische C-atoom in de projectieformule. Nummering zodanig gekozen dat de
aldehydegroep de laagst mogelijke nummering krijgt.
D = OH rechts
L = OH links
→ Fischer projectie
1.3 Energie en metabolisme
Assembleren en synthetiseren vereist energie => De wetten van de thermodynamica gelden in een
biochemische reactie!
1: Energie kan niet worden gemaakt of vernietigd, enkel omgezet.
Energie die vrijkomt bij een chemische reactie komt vrij als warmte, of wordt gebruikt om
naburige bindingen te breken.
Esysteem + Eomgeving = Euniversum = cte
2: De entropie in het universum neemt steeds toe (maat voor de wanorde)
dSuniversum > 0 OF dSsysteem + dSomgeving > 0
De Gibbs vrije energie G = hoeveelheid bruikbare energie van een systeem om werk te
verrichten. G = H -T.S
H = enthalpie = warmte-inhoud van het biochemische systeem = energie aanwezig in
chemische bindingen van moleculen
S = entropie = maat voor wanorde vh systeem
Chemische reacties veroorzaken dG
dH < 0 = exotherm proces dH > 0 = endotherm process
𝐴 →𝐵+𝐶 dS neemt toe, want meer moleculen na de reactie = meer wanorde
Spontane reactie indien dG < 0 dG = Gproducten – Greagentia < 0
G < 0 Thermodynamisch gunstig proces Exergoon
G = 0 Reversibel proces (evenwicht)
G > 0 Thermodynamisch ongunstig proces; het Endergoon
omgekeerde proces wordt begunstigd
Zie voorbeelden in ppt 1
Leven is thermodynamisch mogelijk omdat cellen endergone en exergone reactie aan mekaar
koppelen voor efficiënte productie. (vb Krebbs-cyclus)
1.4 Water
1.4.1 Eigenschappen van water
Water als oplosmiddel of solvent
Structuur van water met dipoolmoment: cursus lezen p23-27
1.4.2 Niet-covalente bindingen
Water kan H-bruggen vormen. Kan intermoleculair (H2O, DNA) en intramoleculair (eiwitten)
Water is verantwoordelijk voor 60% van de massa van organismen en 95% van alle
lichaamsmoleculen. Het grootste deel van biochemische reacties gebeurt in waterig midden.
,Nodig voor proteïnesynthese, DNA-replicatie en -herstel, Proteïne opvouwing en enzymwerking
1.4.3 Water als oplosmiddel
Solvatatie = oplossend vermogen van water. Interactie tss polaire watermoleculen en ionen is sterker
dan die tss ionen onderling, waardoor ionen oplossen (vb. keukenzout NaCl)
Biomoleculen hebben meestal zowel polaire als apolaire groepen: H-brug donor en -acceptor
Polaire of geladen groepen: hydrofiel – wateroplosbaar
Apolaire of ongeladen groepen: hydrofoob – slecht wateroplosbaar
= amfipatisch / amfifiel
1.4.4 Hydrofoob effect
Oplossen van een apolaire stof: 2 apolaire moleculen in een beker water.
Ontstaan van interactie waarbij hydrofobe delen van de moleculen intrageren (niet binden
tho) waarbij ze de hydrofiele watermoleculen afstoten. Hierdoor ontstaat er een hydrofobe
omgeving. (vb. Micel)
Oliedruppeleffect: Water vormt rond de oliedruppels regelmatige, kooiachtige
structuren (=clathraten), die door H-bruggen gestabiliseerd zijn
Eiwit met biologisch actieve conformatie:
Compacter. Apolaire ketens naar binnen gericht, polaire ketens naar buiten gericht (kunnen
dan intrageren met watermoleculen)
1.4.5 Zuur-base chemie
Dissociatie van water: 𝐻2 𝑂 + 𝐻2 𝑂 ⇋ 𝐻3 𝑂+ + 𝑂𝐻 − Water is tegelijk een zwZ en een zwB
Wat zuur base formules, niet echt relevant denk ik, behalve mss van een buffer
, 2. Koolhydraten – Suikers
Structuren van alle aldosen en ketosen kennen, verband leggen tss structuur en functie van de
belangrijkste suikers, stereochemie kennen
Inleiding
Polyhydroxy-aldehyden of ketonen met als algemene formule (CH2O)n met n 3
Rol: energie leveren aan metabolisme, structureel, cel-cel interacties & spelen een rol in biologische
processen
𝑧𝑜𝑛𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡
Fotosynthesereactie: 𝐶𝑂2 + 6 𝐻2 𝑂 → 𝐶6 𝐻12 𝑂6 + 6 𝑂2
(omgekeerde reactie = dierlijk metabolisme)
2.1 Monosacchariden
2.1.1 Classificatie
Ketosen met een ketongroep en aldosen met aldehydegroep
Aldo/Keto - triose 3C
Aldo/Keto - tetrose 4C
Aldo/Keto - pentose 5C
Aldo/Keto - hexose 6C
Hexosen zijn de belangrijkste / meest voorkomende, aldopentosen zijn de belangrijkste
componenten in nucleïnezuren
2.2 Stereochemie
Chiraal centrum: 4 verschillende R’s op een C => 2 verschillende manieren om de molecule ruimtelijk
te ordenen (spiegelbeelden) → D- en L-enantiomeren
Aantal optische isomeren = 2n met n het aantal C*
Identieke brutoformule, maar een verschillende ruimtelijke configuratie = optische isomeren /
stereo-isomeren
Zijn in staat het vlak van gepolariseerd licht te doen draaien onder een bepaalde draaiingshoek,
aangegeven door + (links) of – (rechts) (= optisch actieve stof) (denk aan labo fysico)
[∝]20
𝐷 ×𝑙×𝑐
∝= 100
De ruimtelijke configuratie wordt bepaald door de positie van de OH-groep op het hoogst
genummerde asymmetrische C-atoom in de projectieformule. Nummering zodanig gekozen dat de
aldehydegroep de laagst mogelijke nummering krijgt.
D = OH rechts
L = OH links
→ Fischer projectie
