Biochemie
Hoofdstuk 1
Wat is biochemie
Biochemie = de wetenschappelijke discipline die probeert het fenomeen ‘leven’ te
verklaren op moleculair vlak.
Draag bij tot het begrijpen van ziektefenomenen zoals kanker, diabetes
Levert kennis over enzymen die in industriële toepassingen worden gebruikt zoals
productie van biobrandstoffen en synthese van geneesmiddelen
Biochemie gebasseerd op reductionisme = geheel in kleine stukken opdelen en elk deel
apart bestuderen.
Individuele moleculen waaruit lichaam/cel bestaat isoleren en afzonderlijk
bestuderen.
Macromolecule supramoleculair complex organel cel weefsel
organisme
In biochemie probeert men de structuur, organisatie en functie van de levende materie
te beschrijven in moleculaire termen.
Historisch overzicht:
Friedrich Wöhler toonde aan dan ureum (urine) kan gesynthetiseerd worden in een labo
uitgaande van anorganische verbinding ammoniumcyanaat
Eerste keer dat biologische molecule buiten levend wezen werd aangemaakt
Ontdekking van enzymen:
Eduard & Hans Buchnes
Emil Fischer
Ontdekking van nucleïnezuren:
Oswald Avery, Colin MacLeod en Macylyn McCarty
James D Watson en Francis HC Crick
Centrale dogma: DNA RNA proteïne
Einde 20ste eeuw: volledige menselijke genoomsequentie opgehelderd
1
,Biochemie onderverdeeld in 3 delen:
Structurelen chemie:
– Chemie van componenten van levende materie
– Relatie tussen chemische structuur en biologische functies
Metabolisme:
– Totaal aan chemische reacties in levende materie
Gentica:
– Chemie van processen en substanties die biologische informatie opslaan
en doorgeven
– Erfelijkheid
Biochemie als wetenschap
Levende wezens:
Tot 70% water
29 chemische elementen
Groep 1: C ,H, O, N:
99% van de massa in meeste cellen
Bezitten unieke eigenschappen die nodig zijn in verschillende levensprocessen
Vormen sterke covalente verbindingen enkelvoudig , dubbele en triple
bindingen
Vaste materiaal bevat voornamelijk koolstof
Belangrijke functionele groepen: alcohol, amine, thiol, ether, aldehyde, keton,
carbonzuur, ester, amide, imin , fosfoëster, fosfodiëster
Groep 2:
Minder aanwezig
S: essentiële component van eiwitten
P: belangrijke rol in het energiemetabolisme en in de structuur van nucleïnezuur
Groep 3: CO, Cu, Fe, Mn, Zn
Metalen die in kleine hoeveelheden aanwezig zijn in alle organismen en essentieel
zijn voor het leven
Groep 4: Al, As, B, Br, Cr, F, Ga, I, Mo, Ni, Se, Si, W,V
Essentieel voor de mens
Sporenelementen die in bepaalde organismen voorkomen
H2O + 29 elementen (bio)moleculen Micromoleculen (water, ionen, AZ, MS, NT,
lipiden,…) of macromoleculen (EW, KH, NZ, lipiden)
2
,Biologische macromoleculen:
Zeer grote moleculen opgebouwd uit kleinere subeenheden
3 van 4 soorten biologische macromoleculen (EW, KH, NZ) vormen ketenachtige
structuren = polymeren
Monomeren = bouwstenen van polymeren
Binding van monomeren aan elkaar wordt voorgesteld aan dehydratatiereaties
Vb 1. glucose + gluose maltose (+H2O)
residu = deel van (glucose)molecule dat achterblijft in keten
Vb 2. (glucose)n = cellulose, glycogeen
Polymeer:
Homopolymeer = polymeer opgebouwd uit identieke monomeren
polysachariden opgebouwd uit 1 monosacharide (vb. cellulose)
Heteropolymeer = polymeer opgebouwd uit verschillende monomeren
NZ (DNA, RNA): 4 nucleotiden
Proteïnen: 20-tal AZ, polypeptiden
Polysachariden opgebouwd uit verschillende monosachariden (vb. glucose +
fructose sucrose)
Polymeren zijn de structurele en functionele eenheden van de cel:
Polysachariden: structuur en energie voorziening
Polynucleotiden: informatie opslag, transmissie en expressie
3
, Polypeptiden: structuur, transport, hormonen en receptoren, antilichamen,
enzymen
Lipiden:
– Zeer heterogene groep chemische structuren
– Weinig oplosbaar in water
– Diverse functies
– Structureel element van membraan
Ook hybride moleculen!
De eenheid van leven = de cel
Gebruik van biochemie
Laboratoria, agrocultuur, voedingssector, medische en farmaceutische sector,…
Diagnose van aandoeningen
Stofwisselingsziekten
Synthese van geneesmiddelen
Ontwikkeling van pesticiden en herbiciden
Productie van biobrandstoffen
Hoofdstuk 2
Dimensies
Afmetingen:
Lengtemaat Å (angström) = 10-10m of 0,1nm
Vb. erytrocyten (7 µm), Hb (hemoglobine) (65 Å), glucose (6 Å), lengte
covalente C-C binding (1,5 Å)
Snelheid van biochemische reacties:
– Vorming/breking covalente binding & comformatie-verandering van
proteïne: ns
– Katalytische reacties van snelle enzymen & conformatie-verandering van
grote macromoleculen (DNA): µs
– Katalytische reacties van trage enzymen: ms
Energetische aspecten van biochemische reacties:
Trillingsenergie van moleculen bij lichaamstemperatuur: ~4kJ/mol
Niet-covalente interacties: ~4 à 40Kj/mol
Covalente interacties: ~400Kj/mol
water als universeel solvent
Niet-covalente bindingen in biomoleculen
Interacties tussen ionen, moleculen en delen van moleculen
Spelen een belangrijke rol in bijna alle biochemische reacties (vb. substraat dat
bindt enzym, daarbij zijn niet-covalente interacties belangrijk)
Zwakke wisselwerking tussen buitenste elektronen van atomen
Bindingsenergie: 10x-100x langer dan covalente bindingen
Elektrostatische interacties (ionaire bindingen)
Van der Waals krachten (tussen basenparen in DNA)
Waterstofbruggen (DNA: tussen C&G:3 H-bruggen, tussen A&T:2 H-bruggen)
4
