BIOCHEMIE
HOOFDSTUK 1: THE SCOPE OF BIOCHEMISTRY
1)WAT IS BIOCHEMIE?
Biochemie = bestuderen v levende organismen op moleculair niveau
o Vb: virus & artificial intelligence
3 hoofddisciplines
1. Structurele chemie v componenten van levende materie & relatie tussen biologische functie
en chemische structuur
2. Metabolisme: wat zijn alle mogelijke chemische reacties die in levende materie optreden
3. Genetische biochemie: DNA & RNA, de chemie van processen en substanties die biologische
info bewaren en overdragen moleculaire genetica
Geschiedenis
o 1828: ureum synthetiseren zonder nood aan nier of levend wezen (Wöhler)
o 1897: fermentatie v suiker tot ethanol met extracten v gist (Buchner)
Kohland’s 7 ‘pillars of life’
1. Programma: alle info die ons DNA bevat handleiding zodat alle mechanismes correct
gebeuren
Bepalen welke reacties al dan niet zullen doorgaan
2. Improvisatie: mogelijkheid om het programma aan te passen, aanpassing op lange termijn
(bv mutaties in DNA)
Om overleving te verzekeren
3. Compartimentalizatie: membranen onderscheiden levende organismen vd omgeving
Verschillende chemische reacties van elkaar scheiden
4. Energie: nodig om al de processen uit te voeren
Via ATP
5. Regeneratie: kapotte of versleten delen kunnen vervangen
6. Aanpassingsvermogen: aanpassing op korte termijn (signalen geven om in te spelen op
noden, vb te weinig energie hongergevoel)
7. Afscheiding: metabole processen en pathways kunnen in isolatie van elkaar doorgaan
↳ am verschillende Chemische reacties van elkaar te scheiden
vermogen
Belangrijke basisprincipes op 7 ‘pillars of live’ te onderhouden
o Semipermeabele membranen: sommige componenten wel doorlaten en andere niet, we
kunnen wel ‘deurtjes’ in steken om sommige componenten toch binnen te laten
o Homeostase: alle reacties zijn zodanig op elkaar afgestemd, waardoor de conc relatief gelijk
blijft. Wel continu monitoren zodat de verhouding hetzelfde blijft (energie voor nodig!) vb:
temperatuur, pH…
Let op: wil niet zeggen dat dit een evenwicht is, anders zou je geen energie nodig
hebben om het te onderhouden
2)BIOCHEMIE ALS CHEMISCHE WETENSCHAP
Elementen in organismen
o 1e rij: C, H, O & N 99% vd celmassa, 50% vd droge celmassa bestaat uit C
4 basiselementen
Valentie (=hoeveel bindingen kunnen ze aangaan) van de verbindingen
C: 4
H: 1
N: 3
O: 2
1
, o 2e rij: S, P, Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+
o 3e rij: Fe (in Hemoglobine, nodig voor zuurstoftransport)
o 4e rij: spoorelementen
Enkele belangrijke chemische verbindingen
,
geprotoneerd
R NHz
-
- geprotoneerd
thio
Oranje: fosfaatgroepen
Thiol kan disulfidebrug vormen
Geel: met zwavel
Blauw: met stikstof
Roze: met zuurstof
Acetyl-coenzyme A
o Belangrijk in metabolisatie
Basis bouwstenen:
2
, Macromoleculen : nodig om onszelf te kunnen opbouwen
o Proteïnen
o Polysacchariden
o Nucleïnezuren
o Lipiden
Monomeren (bouwstenen)
o Aminozuren
o Monosacchariden
o Nucleotiden (DNA: ACGT RNA: ACGU)
o Vetzuren (max 3 gebruiken om lipiden te vormen)
Linker (2 blokjes aan elkaar koppelen)
o Peptide
o Glycoside (ether)
o Fosfodiëster
o Ester
Chemische vs biochemische reacties
o Keuze solvent vs waterig solvent
o Keuze conc & omgevingsfactoren vs conc & omgevingsfactoren relatief constant
o Reacties kunnen individueel omgezet w vs belang enzymatische katalyse
Biochemische reacties (reacties in lichaam):
Essentieel hetzelfde als chemische (reacties in labo)—> belang enzymatische katalyse
Constante omgevingsfactoren
In waterig midden
Concentratie binnen nauwe range (homeostaste)
Complex geheel aan reacties in zelfde compartiment
Belang v stereochemie
Chiraal centrum: indien C met 4 verschillende functionele groepen is verbonden
o Moleculen kunnen meerdere chirale centra hebben
o Oriëntatie bepaalt R/S enantiomeer
R: met klok mee, S: tegenwijzerzin
In biochemie spreken we vaak over D en L
Aminozuren meestal L, in bacteriën kunnen ze ook D zijn
3
, Penicilline zorgt dat D-AZ (in bacteriën) dood gaan maar L-AZ (in ons lichaam)
niet
Prioriteit toekennen: S > O > N > C > H
Belang: niet alle isomeren hebben dezelfde activiteit, vb: softenon
3)BIOCHEMIE ALS BIOLOGISCHE WETENSCHAP
Biologische functies v macromoleculen
o Polysachariden: structuur, energie & opslag
o Nucleïnezuren: opslag en overdracht genetische informatie
o Proteïnen: structuur, enzymen, hormonen, receptoren
o Lipiden: energie opslag, membranen
Prokaryoot vs Eukaryoot
Eencellig meercellig
Plasma membr + celwand Celmembraan
DNA in cytosol (geen kern) DNA in kern
Ribosomen (proteïne synthese) celorganellen (mitochondria, golgi-apparaat…)
Pili (hechting andere cellen) dierlijke cellen: lysosomen
Flagellae (beweging)
dierlijke cellen: geen celwand! wel celmembraan —> lipiden (60%) + proteïnen (40%)
OPM: virussen zijn niet cellulair, gebruiken gastheer
o Ze bevatten RNA of DNA omgeven door proteïne capsule, beschikken niet over eigen
metabole machinerie, maar gebruiken deze van gastheer om vb proteïnen aan te maken
Macromoleculen vormen samen belangrijke bouwstenen voor cellen en weefsels
Verschillende celorganellen eukaryote cel
Plasma membraan:
fosfolipide dubbellaag, hydrofoob, omgeven cellen, eiwitten verankerd (transporters,
receptoren, enzymen & verankeren)
—> proteïnen liggen tussen de lipiden geschikt: enzymen in het membraan vernesteld
Eiwitten kunnen zich op 3 plaatsen bevinden
o Bovenkant membraan
o Onderkant membraan
o Doorheen membraan
Functies: transporteiwitten, ECM verstevigen door moleculen te laten verankeren aan
deze eiwitten, katalyse van sommige reacties
Mitochondriën:
energieleverancier (aanmaak ATP)
2 membranen
Buitenste membraan: lipidenmembraan zonder inkepingen
opp binnenste membraan zo groot mogelijk maken door inkepingen
o Verschillende eiwitten op gekoppeld voor elektronentransport keten
(nodig voor aanmaak van ATP)
o Hoe groter membraan, hoe meer eiwitten we kunnen koppelen,
waardoor we meer ATP kunnen maken
Waterige omgeving
Endoplasmatisch reticulum:
4
HOOFDSTUK 1: THE SCOPE OF BIOCHEMISTRY
1)WAT IS BIOCHEMIE?
Biochemie = bestuderen v levende organismen op moleculair niveau
o Vb: virus & artificial intelligence
3 hoofddisciplines
1. Structurele chemie v componenten van levende materie & relatie tussen biologische functie
en chemische structuur
2. Metabolisme: wat zijn alle mogelijke chemische reacties die in levende materie optreden
3. Genetische biochemie: DNA & RNA, de chemie van processen en substanties die biologische
info bewaren en overdragen moleculaire genetica
Geschiedenis
o 1828: ureum synthetiseren zonder nood aan nier of levend wezen (Wöhler)
o 1897: fermentatie v suiker tot ethanol met extracten v gist (Buchner)
Kohland’s 7 ‘pillars of life’
1. Programma: alle info die ons DNA bevat handleiding zodat alle mechanismes correct
gebeuren
Bepalen welke reacties al dan niet zullen doorgaan
2. Improvisatie: mogelijkheid om het programma aan te passen, aanpassing op lange termijn
(bv mutaties in DNA)
Om overleving te verzekeren
3. Compartimentalizatie: membranen onderscheiden levende organismen vd omgeving
Verschillende chemische reacties van elkaar scheiden
4. Energie: nodig om al de processen uit te voeren
Via ATP
5. Regeneratie: kapotte of versleten delen kunnen vervangen
6. Aanpassingsvermogen: aanpassing op korte termijn (signalen geven om in te spelen op
noden, vb te weinig energie hongergevoel)
7. Afscheiding: metabole processen en pathways kunnen in isolatie van elkaar doorgaan
↳ am verschillende Chemische reacties van elkaar te scheiden
vermogen
Belangrijke basisprincipes op 7 ‘pillars of live’ te onderhouden
o Semipermeabele membranen: sommige componenten wel doorlaten en andere niet, we
kunnen wel ‘deurtjes’ in steken om sommige componenten toch binnen te laten
o Homeostase: alle reacties zijn zodanig op elkaar afgestemd, waardoor de conc relatief gelijk
blijft. Wel continu monitoren zodat de verhouding hetzelfde blijft (energie voor nodig!) vb:
temperatuur, pH…
Let op: wil niet zeggen dat dit een evenwicht is, anders zou je geen energie nodig
hebben om het te onderhouden
2)BIOCHEMIE ALS CHEMISCHE WETENSCHAP
Elementen in organismen
o 1e rij: C, H, O & N 99% vd celmassa, 50% vd droge celmassa bestaat uit C
4 basiselementen
Valentie (=hoeveel bindingen kunnen ze aangaan) van de verbindingen
C: 4
H: 1
N: 3
O: 2
1
, o 2e rij: S, P, Na+, K+, Cl-, Ca2+, Mg2+
o 3e rij: Fe (in Hemoglobine, nodig voor zuurstoftransport)
o 4e rij: spoorelementen
Enkele belangrijke chemische verbindingen
,
geprotoneerd
R NHz
-
- geprotoneerd
thio
Oranje: fosfaatgroepen
Thiol kan disulfidebrug vormen
Geel: met zwavel
Blauw: met stikstof
Roze: met zuurstof
Acetyl-coenzyme A
o Belangrijk in metabolisatie
Basis bouwstenen:
2
, Macromoleculen : nodig om onszelf te kunnen opbouwen
o Proteïnen
o Polysacchariden
o Nucleïnezuren
o Lipiden
Monomeren (bouwstenen)
o Aminozuren
o Monosacchariden
o Nucleotiden (DNA: ACGT RNA: ACGU)
o Vetzuren (max 3 gebruiken om lipiden te vormen)
Linker (2 blokjes aan elkaar koppelen)
o Peptide
o Glycoside (ether)
o Fosfodiëster
o Ester
Chemische vs biochemische reacties
o Keuze solvent vs waterig solvent
o Keuze conc & omgevingsfactoren vs conc & omgevingsfactoren relatief constant
o Reacties kunnen individueel omgezet w vs belang enzymatische katalyse
Biochemische reacties (reacties in lichaam):
Essentieel hetzelfde als chemische (reacties in labo)—> belang enzymatische katalyse
Constante omgevingsfactoren
In waterig midden
Concentratie binnen nauwe range (homeostaste)
Complex geheel aan reacties in zelfde compartiment
Belang v stereochemie
Chiraal centrum: indien C met 4 verschillende functionele groepen is verbonden
o Moleculen kunnen meerdere chirale centra hebben
o Oriëntatie bepaalt R/S enantiomeer
R: met klok mee, S: tegenwijzerzin
In biochemie spreken we vaak over D en L
Aminozuren meestal L, in bacteriën kunnen ze ook D zijn
3
, Penicilline zorgt dat D-AZ (in bacteriën) dood gaan maar L-AZ (in ons lichaam)
niet
Prioriteit toekennen: S > O > N > C > H
Belang: niet alle isomeren hebben dezelfde activiteit, vb: softenon
3)BIOCHEMIE ALS BIOLOGISCHE WETENSCHAP
Biologische functies v macromoleculen
o Polysachariden: structuur, energie & opslag
o Nucleïnezuren: opslag en overdracht genetische informatie
o Proteïnen: structuur, enzymen, hormonen, receptoren
o Lipiden: energie opslag, membranen
Prokaryoot vs Eukaryoot
Eencellig meercellig
Plasma membr + celwand Celmembraan
DNA in cytosol (geen kern) DNA in kern
Ribosomen (proteïne synthese) celorganellen (mitochondria, golgi-apparaat…)
Pili (hechting andere cellen) dierlijke cellen: lysosomen
Flagellae (beweging)
dierlijke cellen: geen celwand! wel celmembraan —> lipiden (60%) + proteïnen (40%)
OPM: virussen zijn niet cellulair, gebruiken gastheer
o Ze bevatten RNA of DNA omgeven door proteïne capsule, beschikken niet over eigen
metabole machinerie, maar gebruiken deze van gastheer om vb proteïnen aan te maken
Macromoleculen vormen samen belangrijke bouwstenen voor cellen en weefsels
Verschillende celorganellen eukaryote cel
Plasma membraan:
fosfolipide dubbellaag, hydrofoob, omgeven cellen, eiwitten verankerd (transporters,
receptoren, enzymen & verankeren)
—> proteïnen liggen tussen de lipiden geschikt: enzymen in het membraan vernesteld
Eiwitten kunnen zich op 3 plaatsen bevinden
o Bovenkant membraan
o Onderkant membraan
o Doorheen membraan
Functies: transporteiwitten, ECM verstevigen door moleculen te laten verankeren aan
deze eiwitten, katalyse van sommige reacties
Mitochondriën:
energieleverancier (aanmaak ATP)
2 membranen
Buitenste membraan: lipidenmembraan zonder inkepingen
opp binnenste membraan zo groot mogelijk maken door inkepingen
o Verschillende eiwitten op gekoppeld voor elektronentransport keten
(nodig voor aanmaak van ATP)
o Hoe groter membraan, hoe meer eiwitten we kunnen koppelen,
waardoor we meer ATP kunnen maken
Waterige omgeving
Endoplasmatisch reticulum:
4