5.1 Macromoleculen zijn polymeren, bestaande uit monomeren.
Koolhydraten vetten en eiwitten zijn samen met de nucleïnezuren de bouwstenen waar al
onze moleculen op zijn gebouwd. In een celmembraan vindt je koolhydraten, vetten en
eiwitten terug in verschillende vormen. Koolhydraten zijn de suikergroepen die op de
eiwitten vastzitten.
Al onze moleculen in onze cellen bestaan uit 4 groepen moleculen:
- Koolhydraten
- Lipiden
- Eiwitten
- Nucleïnezuren
Macromoleculen zijn polymeren, gebouwd van monomeren.
Voorbeelden van polymeren zijn: grote koolhydraten, eiwitten en nucleïnezuren.
Een polymeer is een lang molecuul die bestaat uit veel vergelijkbare of identieke bouwstenen
(monomeren) die verbonden zijn door covalente bindingen. (Covalente binding: chemische
binding tussen atomen waarin de atomen een of meer gemeenschappelijke elektronenparen
hebben).
De herhalende eenheden die dienen als bouwstenen van een polymeer zijn kleinere
moleculen genaamd monomeren. Naast het vormen van polymeren hebben sommige
monomeren hun eigen functie.
De synthese en afbraak van polymeren.
Elke klasse polymeer bestaat uit verschillende
type monomeren. De chemische mechanismen
waarmee cellen de polymeren maken en afbreken
is in principe in alle cellen hetzelfde. In cellen
worden deze processen mogelijk gemaakt door
enzymen. Dit zijn gespecialiseerde
macromoleculen die zorgen dat de chemische
reactie wordt versneld. De reactie die de
monomeren tot elkaar verbindt is een dehydratie
reactie. Dit is een reactie waarbij twee moleculen
covalent aan elkaar gebonden worden waarbij er
een watermolecuul wordt verloren.
Wanneer er een verbinding zich vormt tussen
twee moleculen, draagt elk molecuul een deel van
het watermolecuul dat is losgelaten tijdens de
reactie: één monomeer zorgt voor een hydroxyl
groep (-OH) en de andere monomeer zorgt voor
een waterstof groep (-H). Deze reactie wordt
steeds herhaald als er een monomeer aan de
ketting wordt toegevoegd. Deze monomeren
worden één voor één toegevoegd tot een Figuur 1: Synthese en afbraak van polymeren
polymeer. Dit heet polymerisatie.
Polymeren worden afgebroken tot monomeren door hydrolyse. Hydrolyse is een proces dat
in feite het omgekeerde is van dehydrolyse. Bij hydrolyse wordt de binding tussen
monomeren verbroken door een water molecuul toe te voegen, met een waterstof vanuit
,water dat zich hecht aan het ene monomeer en de hydroxyl groep aan een andere
monomeer. Een voorbeeld van hydrolyse in het lichaam is digestie. In het
spijsverteringskanaal vallen diverse enzymen de polymeren aan en hierdoor wordt de
hydrolyse sneller uitgevoerd. De losgelaten monomeren worden geabsorbeerd in de
bloedbaan voor distributie naar alle lichaamscellen. Deze cellen kunnen dehydratie reacties
gebruiken om de monomeren weer om te bouwen naar polymeren. Deze verschillende
polymeren kunnen dan weer specifieke functies uitvoeren die nodig zijn bij een cel.
Koolhydraten dienen als brandstof en bouwmateriaal
Koolhydraten zijn de suikers en de polymeren van suikers. De meest eenvoudige
koolhydraten zijn de monosacchariden of simpele suikers. Koolhydraten macromolecules zijn
polysachariden, dit zijn polymeren die uit meerdere suikerstructuren bestaan.
Monosacchariden hebben over het algemeen de molaire formule: (C2H2O)n.
Het kenmerkende van een monosaccharide is dat er een carbonylgroep in het skelet
aanwezig is, zie figuur hiernaast. Dit is een dubbelgebonden C=O.
Aandehand van waar de carbonyl groep zit is het een ander soort
monosaccharide.
Carbonylgroep in het midden: ketose
Carbonylgroep aan het uiteinde: aldose.
De monosacchariden (minimaal 3 C-atomen) worden
geclassificeerd aan de hand van het aantal koolstofatomen:
- Suikers met 3 koolstofatomen: trioses
(glyceraldehyde, dihydroxyacetone)
- Suikers met 5 koolstofatomen: pentoses (riboses,
ribulose)
- Suikers met 6 koolstofatomen: hexoses (glucose,
galactose, fructose)
Monosaccharides worden vaak getekend als alle C-atomen
in een lange keten. Dit is in werkelijkheid niet zo, deze zijn
in een ringstructuur aanwezig. Deze ringstructuur is een
stuk stabieler dan een keten.
Glucose: Lineaire en ringvorm
Bij de verandering van glucose van lineaire naar ringvorm
worden er geen atomen verloren. Er vindt dus geen
dehydratiereactie plaats, er is geen enzym nodig voor deze
reactie. Deze reactie kan spontaan ontstaan.
Er kunnen zich twee verschillende producten vormen: α-glucose en β-glucose.
- α-glucose: OH groep wijst naar beneden
- β-glucose: OH groep wijst naar boven.
Het aantal α-glucose en β-glucose is altijd in evenwicht (36% α-glucose en 64% β-glucose).
,Vorming van een disaccharide
Een disccharide bestaat uit twee monosaccharide die zijn verbonden door een
glycosidebinding, dit is een covalentebinding die tussen twee monosacchariden wordt
gevormd door een dehydratiereactie. De glycosidebinding heeft een grote invloed op de
uiteindelijke structuur van het polymeer.
Door de OH groep kan ere een door dehydratie een verbinding ontstaan. Er wordt een OH-
en H- groep samengevoegd tot water en deze wordt afgesplitst. In het figuur hierboven is in
het bovenste geval dat er met twee identieke monosacchariden een disaccharide ontstaat.
Dit kan ook met twee verschillende monosacchariden. Disaccharides moeten door een
organisme eerst worden afgebroken tot monosacchrides om ze te kunnen gebruiken voor
energie.
Bij glucose + glucose ontstaat er maltose.
, De meest voorkomende disccharide is sucrose (tafelsuiker), dit wordt gevormd door glucose
+ fructose.
Koolhydraten vetten en eiwitten zijn samen met de nucleïnezuren de bouwstenen waar al
onze moleculen op zijn gebouwd. In een celmembraan vindt je koolhydraten, vetten en
eiwitten terug in verschillende vormen. Koolhydraten zijn de suikergroepen die op de
eiwitten vastzitten.
Al onze moleculen in onze cellen bestaan uit 4 groepen moleculen:
- Koolhydraten
- Lipiden
- Eiwitten
- Nucleïnezuren
Macromoleculen zijn polymeren, gebouwd van monomeren.
Voorbeelden van polymeren zijn: grote koolhydraten, eiwitten en nucleïnezuren.
Een polymeer is een lang molecuul die bestaat uit veel vergelijkbare of identieke bouwstenen
(monomeren) die verbonden zijn door covalente bindingen. (Covalente binding: chemische
binding tussen atomen waarin de atomen een of meer gemeenschappelijke elektronenparen
hebben).
De herhalende eenheden die dienen als bouwstenen van een polymeer zijn kleinere
moleculen genaamd monomeren. Naast het vormen van polymeren hebben sommige
monomeren hun eigen functie.
De synthese en afbraak van polymeren.
Elke klasse polymeer bestaat uit verschillende
type monomeren. De chemische mechanismen
waarmee cellen de polymeren maken en afbreken
is in principe in alle cellen hetzelfde. In cellen
worden deze processen mogelijk gemaakt door
enzymen. Dit zijn gespecialiseerde
macromoleculen die zorgen dat de chemische
reactie wordt versneld. De reactie die de
monomeren tot elkaar verbindt is een dehydratie
reactie. Dit is een reactie waarbij twee moleculen
covalent aan elkaar gebonden worden waarbij er
een watermolecuul wordt verloren.
Wanneer er een verbinding zich vormt tussen
twee moleculen, draagt elk molecuul een deel van
het watermolecuul dat is losgelaten tijdens de
reactie: één monomeer zorgt voor een hydroxyl
groep (-OH) en de andere monomeer zorgt voor
een waterstof groep (-H). Deze reactie wordt
steeds herhaald als er een monomeer aan de
ketting wordt toegevoegd. Deze monomeren
worden één voor één toegevoegd tot een Figuur 1: Synthese en afbraak van polymeren
polymeer. Dit heet polymerisatie.
Polymeren worden afgebroken tot monomeren door hydrolyse. Hydrolyse is een proces dat
in feite het omgekeerde is van dehydrolyse. Bij hydrolyse wordt de binding tussen
monomeren verbroken door een water molecuul toe te voegen, met een waterstof vanuit
,water dat zich hecht aan het ene monomeer en de hydroxyl groep aan een andere
monomeer. Een voorbeeld van hydrolyse in het lichaam is digestie. In het
spijsverteringskanaal vallen diverse enzymen de polymeren aan en hierdoor wordt de
hydrolyse sneller uitgevoerd. De losgelaten monomeren worden geabsorbeerd in de
bloedbaan voor distributie naar alle lichaamscellen. Deze cellen kunnen dehydratie reacties
gebruiken om de monomeren weer om te bouwen naar polymeren. Deze verschillende
polymeren kunnen dan weer specifieke functies uitvoeren die nodig zijn bij een cel.
Koolhydraten dienen als brandstof en bouwmateriaal
Koolhydraten zijn de suikers en de polymeren van suikers. De meest eenvoudige
koolhydraten zijn de monosacchariden of simpele suikers. Koolhydraten macromolecules zijn
polysachariden, dit zijn polymeren die uit meerdere suikerstructuren bestaan.
Monosacchariden hebben over het algemeen de molaire formule: (C2H2O)n.
Het kenmerkende van een monosaccharide is dat er een carbonylgroep in het skelet
aanwezig is, zie figuur hiernaast. Dit is een dubbelgebonden C=O.
Aandehand van waar de carbonyl groep zit is het een ander soort
monosaccharide.
Carbonylgroep in het midden: ketose
Carbonylgroep aan het uiteinde: aldose.
De monosacchariden (minimaal 3 C-atomen) worden
geclassificeerd aan de hand van het aantal koolstofatomen:
- Suikers met 3 koolstofatomen: trioses
(glyceraldehyde, dihydroxyacetone)
- Suikers met 5 koolstofatomen: pentoses (riboses,
ribulose)
- Suikers met 6 koolstofatomen: hexoses (glucose,
galactose, fructose)
Monosaccharides worden vaak getekend als alle C-atomen
in een lange keten. Dit is in werkelijkheid niet zo, deze zijn
in een ringstructuur aanwezig. Deze ringstructuur is een
stuk stabieler dan een keten.
Glucose: Lineaire en ringvorm
Bij de verandering van glucose van lineaire naar ringvorm
worden er geen atomen verloren. Er vindt dus geen
dehydratiereactie plaats, er is geen enzym nodig voor deze
reactie. Deze reactie kan spontaan ontstaan.
Er kunnen zich twee verschillende producten vormen: α-glucose en β-glucose.
- α-glucose: OH groep wijst naar beneden
- β-glucose: OH groep wijst naar boven.
Het aantal α-glucose en β-glucose is altijd in evenwicht (36% α-glucose en 64% β-glucose).
,Vorming van een disaccharide
Een disccharide bestaat uit twee monosaccharide die zijn verbonden door een
glycosidebinding, dit is een covalentebinding die tussen twee monosacchariden wordt
gevormd door een dehydratiereactie. De glycosidebinding heeft een grote invloed op de
uiteindelijke structuur van het polymeer.
Door de OH groep kan ere een door dehydratie een verbinding ontstaan. Er wordt een OH-
en H- groep samengevoegd tot water en deze wordt afgesplitst. In het figuur hierboven is in
het bovenste geval dat er met twee identieke monosacchariden een disaccharide ontstaat.
Dit kan ook met twee verschillende monosacchariden. Disaccharides moeten door een
organisme eerst worden afgebroken tot monosacchrides om ze te kunnen gebruiken voor
energie.
Bij glucose + glucose ontstaat er maltose.
, De meest voorkomende disccharide is sucrose (tafelsuiker), dit wordt gevormd door glucose
+ fructose.
