Samenvatting Bouwstenen van het Leven hoorcolleges
44 views 3 purchases
Course
Bouwstenen van het leven (AB_487001)
Institution
Vrije Universiteit Amsterdam (VU)
Samenvatting van de hoorcolleges van het vak Bouwstenen van het Leven in het eerste jaar van de bacheloropleiding Gezondheid en Leven
Hiermee het cijfer van een 8 behaald op het tentamen,
Atomen bestaan uit een kern en elektronen die daar omheen bewegen.
Atomen verschillen door het aantal protonen in de kern en het aantal
elektronen die om de kern bewegen. Die elektronen bewegen niet in een
precieze cirkel om de kern maar in schillen waar binnen ze ook bewegen.
Atoomnummer beschrijft hoeveel protonen en elektronen er aanwezig zijn.
Reactiviteit= in hoeverre een atoom een binding kan vormen
Atomen streven naar een volle buitenste schil. Elk atoom kan een elektron
opnemen/afstaan van een ander atoom.
Als atomen een elektronenpaar delen, is er tussen die atomen een
covalente binding.
Bijv. koolstof heeft een grote reactiviteit en kan dus goed covalente
bindingen vormen met andere koolstofatomen. Is belangrijk binnen de cel.
Elektronegativiteit= de kracht die een atoomkern op een elektron
uitoefent → bepaald of atoom een elektron opneemt of afstaat.
Elektronegativiteit klein → elektron afstaan
Elektronegativiteit groot → elektron opnemen
Elektronegativiteit hangt af van de grootte van de ‘elektronenwolk’ om de kern, afstand van
de buitenste schil tot aan de kern en ladingsdichtheid in de kern.
Polariteit= elektron heeft voorkeur om bij 1 atoom te zitten bij binding (ionisch karakter)
Waterpolariteit zorgt ervoor dat stoffen in oplossing blijven en zo kunnen reageren. Dit
zorgt ervoor dat een cel in leven blijft.
Of een molecuul polair is hangt af van het verschil in elektronegativiteit van 2 atomen.
Als 2 atomen zo’n groot verschil hebben in elektronegativiteit dan zijn het ionische
bindingen.
Als watersofatomen gebonden zitten in een molecuul, maar er komt een molecuul langs met
een hogere elektronegativiteit kan hij overgaan naar dat molecuul. Carboxylgroepen worden
dan vaak negatief en aminogroepen vaak positief. Als dit in puur water gebeurd kan de pH
worden berekend, oftewel de concentratie van H3O+-ionen.
pH= -log [H3O+] , [H3O+] = 10-pH M
Redox= uitwisseling van elektronen
¿
3+ ¿+e❑ ¿
Oxidatie= afstaan van een elektron ( Fe❑2+¿ → Fe❑ ¿
¿)
¿ ❑ ❑ ❑
−¿→ Fe❑ ❑ ❑ ❑ ¿¿
3+¿+e ❑ ¿
Reductie= opnemen van een elektron ( Fe❑ )
I.2 Energie
,Energie= iets wat in elk systeem zit en voorspelt in hoeverre het systeem werk kan
uitoefenen op de omgeving of de omgeving kan verwarmen (gemeten in Joule)
Je hebt heel veel verschillende vormen van energie.
Bijv. Elektrische energie
Investeert zich in een gradiënt van elektronen (potentiaal verschil).
Streven naar evenwicht. Elektronen willen energie kwijt. Van een hoog potentiaal naar een
laag potentiaal.
Bijv. redoxreacties. Van een hoog redoxpotentiaal (veel elektronen) naar een laag
redoxpotentiaal (weinig elektronen). Cruciaal in cellen bij celmembraan met eiwitten.
Energie hangt samen met snelheid en temperatuur. Temperatuur is hoger →
snelheid van deeltjes is hoger → hogere energie.
Als deeltjes met elkaar botsen vindt er energie uitwisseling plaats.
Niet alle deeltjes hebben hetzelfde aantal energie, komt door constante botsingen. Meestal
werk je met een gemiddelde hoeveelheid energie.
Bij thermodynamica heb je:
- Het systeem
- De omgeving (alles buiten het systeem)
Deze twee hebben interactie met elkaar.
Als een rots (systeem) omhoog wordt geduwd neemt de potentiële energie (Upot) toe.
Upot is een state variable.
State variables= beschrijven de staat van een systeem ongeacht hoe hij in deze staat is
gekomen.
De energie binnen een systeem is vaak moeilijk te bepalen aangezien het ligt aan de staat
van een systeem. In de meeste gevallen moet je alleen het verschil in innerlijke energie van
een staat weten als we van staat A naar B gaan:
ΔU = Ua - Ub
Ub: na de reactie
Ua: voor de reactie
ΔU: positief of negatief ligt aan of de energie voor of na de reactie groter is. Hangt niet af
van hoe het systeem in de B staat is gekomen (zoals elke state variable).
In de reactie vindt transformatie van energie plaats (bijv. als een rots wordt geduwd wordt de
ATP in ons lichaam getransformeerd in potentiële energie).
Alleen een proces waarbij de energie van een systeem afneemt gaat vanzelf (ΔU= -).
Anders moet je werk verrichten om het proces te laten gebeuren (ΔU= +). Dit is dus niet
waarschijnlijk.
Waarschijnlijkheid= in welke toestand verkeert een systeem na een periode van tijd.
Systeem streeft naar de toestand van lagere energie, die toestand heeft dus de hoogste
waarschijnlijkheid. Energie komt dan vrij.
1e hoofdwet thermodynamica: je kan wel energie transformeren van de 1 vorm naar de
andere, maar je kan nooit energie zomaar creëren of laten verdwijnen
,2 methodes om energie te transformeren:
- warmte in (ΔU > 0) of uit (ΔU < 0) een systeem halen
- een systeem werk laten verrichten op de omgeveing (ΔW < 0) of werk laten
verrichten op het systeem (ΔW > 0)
ΔU = ΔQ + ΔW
Enthalpie (H)= interne energie van een systeem en het werk dat nodig is om andere
moleculen opzij te ‘duwen’ om plaats te maken voor dit systeem (H = U + pV). Enthalpie
wordt beïnvloedt door het breken van covalente bindingen/interacties waarbij energie
vrijkomt (ΔH). Hierbij komt warmte vrij of wordt het opgenomen, daarom heet enthalpie ook
wel warmteinhoud.
Entropie (S)= geeft de willekeurigheid van een systeem aan. Meet ook de energie in een
systeem die geen werk kan verrichten, die energie is nodig voor de entropieveranderingen
binnen dat systeem. Een systeem wat helemaal in de war is heeft een hoge entropie. Een
systeem wat goed geordend is heeft een lage entropie.
Je kan entropie op 2 manieren beschrijven:
- Entropie is het effect wat optreedt als je warmte toevoegt/opneemt uit een systeem
bij een bepaalde temperatuur (ΔS = ΔQ / T). Bijv. meer warmte toevoegen →
deeltjes bewegen sneller → wanorde neemt toe → willekeurigheid oftewel
entropie wordt vergroot.
- Entropie is hoe waarschijnlijk het is om een systeem in een bepaalde staat aan te
treffen.
Macro: wat je kunt waarnemen met blote oog.
Micro: wat je niet kunt waarnemen met blote oog.
Elke macrostaat heeft een een bepaalde verschillende microstaten.
Bijv. meerdere dezelfde ballonnen hebben allemaal andere microstaten, terwijl hun
macrostaat identiek is.
Willekeurigheid= de hoeveelheid microstaten (Ω) die bij 1 bepaalde macrostaat
horen.
Ω zijn de mogelijke microstaten. Grote Ω betekent veel wanorde, kleine Ω betekent
weinig wanorde. Het streven is maximale hoeveelheid wanorde (grote Ω).
S = kb ln(Ω)
De waarschijnlijkheid wordt vergroot door de vermeerdering van deeltjes. Bij 1 deeltje
verschilt de waarschijnlijkheid van verschillende toestanden niet veel. Als je meer
deeltjes hebt is dit verschil groter.
, De staat met de hoogste entropie (dus waarschijnlijkheid) is degene met de energie
maximaal verspreid over het systeem.
2e hoofdwet thermodynamica: reacties die spontaan optreden leiden altijd tot verhoging van
de entropie, anders is het geen spontane reactie.
Dit is heel belangrijk in een cel. Cellen moeten veel orde hebben, daarom laten ze veel
warmte vrij in de omgeving. De entropie van de omgeving gaat daardoor heel erg omhoog.
Gibbs free energy (G)= bruikbare energie, in hoeverre een systeem werk kan verrichten.
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG = energie die wordt vrijgemaakt via reacties - energie die verloren gaat door entropie x
de temperatuur (want hogere temperatuur is hogere entropie)
Dit zegt iets over of de reactie spontaan verloopt of niet.
ΔG>0 : geen spontane reactie, je moet er energie instoppen.
ΔG=0 : er is een evenwicht.
ΔG<0: spontane reactie, energie komt vrij.
2 extremen:
- Enthalpie-gedreven reactie (exotherm): bij deze reactie komt energie vrij →
warmte komt vrij → moleculen in omgeving bewegen sneller →
entropietoename van de omgeving. In het systeem neemt de orde juist
toe.
- Entropie-gedreven reactie (endotherm): deze reactie neemt energie (warmte)
op → binnen de cel neemt de entropie toe → de entropie van de omgeving
neemt af (afname van de omgeving is wel minder dan toename in de cel
aangezien de omgeving veel groter is dan de cel, dus kan genegeerd
worden)
In de cel heb je niet vaak concentraties van 1 Molair. Komt vaker voor dat de concentratie
kleiner is dan 1M, dus daar gaat ΔG=0 gaat niet vaak op.
ΔG0 = de ΔG waar 1 mol substraat wordt omgezet in 1 mol product (1 Molair)
ΔG0 = ΔH0 - ΔTS0
ΔG0 hangt af van de Keq, de evenwichtsconstante. Om ΔG te berekenen moet je weten
hoeveel de concentraties van de moleculen afwijken van 1M (de ΔG0).
ΔG0 = - RT ln(Keq)
ΔG = -RT ln(Keq) + RT ln(Q)
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller rooseijgenraam. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.90. You're not tied to anything after your purchase.
