Summary
Samenvatting BMW-Moleculen: jaar 1 blok 3: Hoorcolleges Fysische Chemie
- Course
- Institution
BMW-Moleculen: jaar 1 blok 3: Hoorcolleges Fysische Chemie. Alle leerstof voor het tentamen.
[Show more]
Seller
Follow
nika29
Reviews received
Content preview
Moleculen: Fysische chemie blok 3 jaar 1Hoorcollege 1&2: thema 1: elektrochemie
Redoxreaxties
- Oxidator neemt elektronen op en wordt dan dus gereduceerd. Hij wordt dan uiteindelijk een
reductor.
- Een reductor geeft elektronen af en wordt dan dus geoxideerd. Hij wordt een oxidator.
- Redoxkoppel: reductor met bijbehorende oxidator.
- Evenwichtsreactie
o Reductie: oxidator + e- reductor
o Het evenwicht wordt bepaald hoe graag een atoom elektronen wil afstaan en de
concentraties.
- Oxidatieve fosforylatie: de elektronen van NADH en FADH 2 worden gebruikt om zuurstof
naar water te reduceren.
o De elektronenflow vindt plaats in vier grote eiwitcomplexen die in het binnenste
membraan van de mitochondriën zitten. Samen heten de complexen de
ademhalingsketen of elektronen-transportketen.
Drie van deze complexen gebruiken de energie die vrijgekomen is door de
elektronenflow om protonen van de mitochondriale matrix naar de
intermembrane ruimte te pompen.
De tussenmembraanruimte is de ruimte tussen het binnenste en
buitenste membraan van de mitochondriën.
- ATP synthese vindt plaats in de mitochondriën.
o De citroenzuurcyclus vindt plaats in de mitochondriale matrix
o De flow van elektronen door de ademhalingsketen en de ATP synthese vindt plaats
in het binnenste membraan van de mitochondriën.
Door de cristae van het binnenste membraan zijn er meer plekken waar
oxidatieve fosforylering kan plaatsvinden.
- De reductie van zuurstof naar water vindt via meerdere elektron-transfer reacties plaats.
Deze reacties vinden in een set van membraaneiwitten plaats, de elektronentransportketen.
Elektronen van NADH en FADH2 gaan door de elektronenketen, wat uiteindelijk leidt tot de
reductie van zuurstof.
o Uiteindelijk wordt de elektron-transfer potentiaal van NADH of FADH 2 omgezet naar
de fosforyl-transfer potentiaal van ATP.
- De reductie potentiaal van een redoxkoppel kan worden gemeten door de elektromotive
force te meten die door een sample halfcel en een standaard referentie halfcel is
gegenereerd.
o De sample halfcel bestaat uit een elektrode die in een oplossing van 1M oxidant (X)
en 1M reduxtant (X-) zit.
o De standaard referentie halfcel bestaat uit een elektrode in een 1M H + oplossing dat
in equilibrium is met H2 gas op 1 atm.
o De elektroden zijn verbonden met een voltmeter en een agarbrug.
De agarbrug zorgt ervoor dat ionen tussen de halfcellen kunnen bewegen.
De elektronen gaan van de ene naar de andere halfcel door het draadje dat
de twee halfcellen verbindt.
~1~
, o Als elektronen van de sample halfcel naar de standaard halfcel gaan, wordt de
sample halfcel negatief genoemd t.o.v. de standaard halfcel.
o De reductiepotentiaal van het redoxkoppel X en X- is de gemeten spanning aan het
begin van het experiment.
Een negatieve reductiepotentiaal betekent dat de geoxideerde vorm van
een substantie een lagere affiniteit heeft voor elektronen dan dat H 2 dat
heeft.
o De reductiepotentiaal van het redoxkoppel H + en H2 is gedefinieerd als 0 V. Dit geldt
alleen onder standaardomstandigheden.
- Kortom: een sterke reductor (zoals NADH) wil elektronen doneren en heeft een negatieve
reductiepotentiaal. Een sterke oxidator (zoals O2) wil elektronen opnemen en heeft een
positieve reductiepotentiaal.
- De reductiepotentiaal is E0 ' . De verandering in de standaard Gibbs vrije energie is
gerelateerd aan de verandering van de reductiepotentiaal door de volgende formule:
∆ G o' =−nF ∆ E 0 '
o n is het aantal verplaatste elektronen
o F: constante van faraday = 96,48 kJ/mol/V
o ∆ E '0∈volt
o ∆ G o' ∈kJ
Zie voorbeeldberekening blz. 367 en 368 Stryer.
- NADH wordt geoxideerd door elektronen aan flavin mononucleotiden (FMN) over te geven.
FMN is dus een elektronentransporter. Gereduceerd FMN wordt weer geoxideerd door de
volgende elektronentransporter in de keten.
- Elektronen gaan van NADH naar O2 via een keten van drie grote eiwitcomplexen: het
respirasome.
o NADH-Q oxidoreductase (complex I)
o Q-cytochrome c oxidoreductase (complex (III)
o Cytochrome c oxidase (complex (IV)
- Een vierde eiwitcomplex, succinate-Q reductase (complex II), bevat het succinaat
dehydrogenase dat FADH2 in de citroenzuurcyclus genereert. Elektronen van dit FADH 2
komen in de elektrontransportketen in Q-cytochrome c oxidoreductase (complex III). Dit
eiwitcomplex pompt als enige geen protonen.
- Ijzer zit in twee verschillende vormen in de elektrontransportketen. In beide vormen wisselt
ijzer tussen zijn gereduceerde (Fe2+) en zijn geoxideerde (Fe3+) staat.
o Ijzer-zwavel clusters
o Als component van een prosthetische heemgroep in een speciale klasse eiwitten: de
cytochromes.
~2~
, De oxidatie-reductie potentiaal van ijzer kan worden veranderd door het
milieu. Dit komt omdat ijzer vastzit in verschillende eiwitten.
- In de elektronentransportketen is co-enzyme Q (Q) aanwezig als elektronentransporter.
Elektron-transfer reacties zijn gekoppeld aan het binden en loslaten van protonen.
- Elektronflow binnenin de transmembrane complexen leidt tot het transport van protonen
langs het binnenste mitochondriale membraan.
- De elektronen van NADH komen de keten binnen bij NADH-Q oxidoreductase (complex I). De
elektronen gaan van NADH, naar FMN en dan via 7 ijzer-zwavel clusters naar Q.
o Complex I is L-vormig met een hydrofobe arm in het membraan en een hydrofiele
arm in de matrix. Hij bestaat uit 16 subunits.
o De zwavel komt meestal van cysteïne af maar soms is het ook losse zwavel. Ijzer kan
één elektron opnemen: van Fe3+ Fe2+.
o Uiteindelijk worden de elektronen overgedragen aan Q. Q neemt hierbij twee
elektronen op en ook 2H+.
Dit zit in de Q pool: meerdere Q en QH 2 moleculen bij elkaar.
Als Q een elektron opneemt ontstaat er heel even een radicaal. Hierna
neemt hij een ander elektron op, samen met een H + steeds. Nu ontstaat er
QH2.
De twee H+ zijn uit de matrix gekomen.
o Al deze redoxreacties vinden plaats in de arm buiten het membraan van complex I.
o Uiteindelijk worden er 4H+ uit de matrix gepompt bij complex I.
- Complex III: Q-cytochrome c oxidoreductase (Q wordt geoxideerd, cytochroom c wordt
gereduceerd).
o De rol van dit complex is de katalyse van de transfer van de elektronen van QH 2
(geproduceerd door complex I en II) naar geoxideerd cytochrome c. Daarbij pompt
hij protonen uit de matrix.
o Complex III bestaat uit 22 subunits, bevat 3 heemgroepen en een ijzer-zwavel eiwit
met een 2Fe-2S centrum (Rieske center).
Er zitten twee heemgroepen in cytochrome b: heem b L (L voor low affinity)
en heem bH (H voor High affinity). De derde heemgroep zit in cytochrome c 1.
o QH2 geeft twee elektronen door aan complex III terwijl de elektronenacceptor
(cytochrome c) maar één elektron kan accepteren. Het mechanisme voor het
koppelen van de elektronentransfer van Q naar cytochrome c naar transmembraan
protontransport, is de Q cyclus.
In de eerste helft van de cyclus worden de twee elektronen van een
gebonden QH2 getransporteerd. Één gaat er naar cytochrome c. De andere
gaat via cytochrome b naar een andere gebonden Q en vormt daar dus een
Q- radicaal. Er is nu uit QH2, Q, Q radicaal en 2H+ gevormd. Q gaat naar de Q
pool en 2H+ gaat naar de tussenmembraanruimte (hij wordt gepompt).
In de tweede helft van de cyclus geeft een tweede QH 2 zijn elektronen. Één
aan een tweede molecuul cytochrome c en de andere aan het Q- radicaal
om QH2 te vormen. Hierbij wordt er 2H+ vanuit de matrix opgenomen.
~3~
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 nika29. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.72. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
53068 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now