Menselijke biologie en Genetica Semester 2
H1: Chemie van levende zaken
1.3 Het leven is afhankelijk van water
Zwakke waterstofbruggen vormen tussen polaire moleculen
Waterstofbruggen = zwakke verbindingen tussen tegengestelde geladen gebieden van
polaire moleculen zoals watermoleculen (stippen lijnen).
Door het delen van die elektronen, waterstofatomen zijn kleiner en zuurstofatomen groter,
hebben die een verschillende aantrekkingskracht op die elektronen. Er is een wolk van
negatieve geladen elektronen en die worden meer aangetrokken door zuurstofatomen dan
wateratomen à polariteit ontstaat = binnen die molecule ontstaat er een positieve en een
negatieve pool.
Polaire moleculen bevatten polaire covalente bindingen waarbij er sprake is van ongelijke
verdeling van elektronen. Over het geheel genomen elektrisch neutraal, maar ongelijke lading
verdeling.
Figure 1.8 Hydrogen bonds in water and ice.
Als er gewoon vloeibaar water is, dan zit de beetje positievere pool en beetje negatievere
pool ook in interactie en tegengesteld. Beweging tussen moleculen wordt sterker als het
water wordt afgekoeld. Als je het heel sterk afkoelt dan valt de beweging stil en dan wordt het
ijs.
Ijs neemt meer volume in dan vloeibare vorm à gevaarlijk.
Covalente binding = sterke verbinding bv tussen waterstofatomen en zuurstofatomen in een
molecule van water.
Waterstofbruggen = zwakke verbinding bv binding tussen twee moleculen van water.
99% van ons massa bestaat uit 6 elementen:
Zuurstof
Koolstof (basis van chemie in ons lichaam)
Stikstof
Waterstof
Calcium
Fosfor
Alle levens op aarde zijn koolstofprocessen.
Water absorbeert goed warmte, beter zelf dan de meeste andere vloeistoffen. Dit wil zeggen
dat het kan voorkomen dat er extreme temperatuurstijgingen zijn, maar ook dat het warmte
kan vasthouden als er teveel warmte verloren zou gaan.
Het feit dat water dit kan, helpt ons te voorkomen dat er vlugge veranderingen zijn in
lichaamstemperatuur wanneer er veranderingen optreden in metabolisme of omgeving. Ons
1
,lichaam genereert warmte tijdens metabolisme, meestal produceren we meer warmte dan we
nodig hebben om een constante lichaamstemperatuur te behouden.
Hoe kunnen we snel warmte verliezen? Door evaporatie van water (zweten, meer zie hfdst 4)
Ons lichaam bestaat uit 70-80% water. Hoe ouder, hoe minder water in lichaam.
Kenmerken van water:
Water is een uitstekend oplosmiddel.
Water is vloeibaar bij lichaamstemperatuur.
Water kan warmte-energie absorberen en goed bewaren.
Verdamping van water verbruikt warmte-energie.
Water neemt deel aan essentiële chemische reacties.
Water is een biologisch oplosmiddel
Solvent = oplosmiddel = een vloeistof waarin andere substanties oplossen
Solute = opgeloste stof = opgeloste substantie Water is de meest belangrijke oplosmiddel.
Vb. keukenzout (NaCl): bestaat uit kristallen, wanneer zout in water wordt geplaatst,
gaat Na+ en CL- van die kristallen weggaan, en het water zorgt ervoor dat deze niet
terugkeren naar de kristallen.
Hydrophillic molecules = polaire moleculen die zich aangetrokken voelen tot water en
gemakkelijk met hen interageren.
Hydrophobic molecules = niet polaire, neutrale moleculen die niet makkelijk met water
interageren en meestal er ook niet in gaan oplossen.
Vb. wanneer water en olie wordt samengevoegd, gaan de watermoleculen hydrogeen
banden vormen met elkaar, zodanig dat de olie niet meer in de buurt van het water
komt, met de bedoeling om al de olie eigenlijk te splitsen van het water.
Watermanteltjes zorgen ervoor dat de ionen loskomen van het zout à zo lost dit op.
In water lossen er zouten op. Zoutsamenstelling van water is belangrijk voor functioneren van
cellen. Te veel zout à inkrimpen cellen. Te weinig zout à water gaat in de cellen en gaan zo
kunnen barsten.
Figure 1.8 How water keeps ions in solution.
- De licht negatieve uiteinden van polaire watermoleculen worden aangetrokken door
positieve ionen, terwijl de licht positieve uiteinden van watermoleculen worden
aangetrokken door negatieve ionen. De watermoleculen trekken de ionen weg van het
kristal en voorkomen dat ze opnieuw met elkaar associëren.
Water is een vloeistof bij lichaamstemperatuur
Water heeft een belangrijke transportfunctie in het bloed, dat voor 90% uit water bestaat.
2
,Water is het hoofdbestanddeel van:
Intracellulaire ruimtes: Ruimtes gevuld met vocht die gelegen zijn tussen twee cellen.
= ruimte tussen de cellen
Extracellulaire ruimtes: Het deel van een meercellig organisme, dat de cellen in het
lichaam van meercellige organismen als planten, dieren en schimmels omgeeft =
buiten de cel gelegen
60% van het lichaamsgewicht bestaat uit water.
Water helpt de lichaamstemperatuur te regelen
Water absorbeert en houdt een grote hoeveelheid warmte vast energie met slechts een
bescheiden temperatuurstijging à voorkomt snelle veranderingen in lichaamstemperatuur.
Door verdampingskoeling raakt het lichaam nutteloze warmte snel kwijt.
1. Water neemt deel aan chemische reacties
o Synthese van koolhydraten, eiwitten en lipiden produceert watermoleculen.
o Afbraak van koolhydraten, eiwitten en lipiden verbruikt watermoleculen
Figure 1.9 Hydrogen bonds in water and ice.
- In water worden voortdurend zwakke waterstofbruggen gevormd, verbroken en
opnieuw gevormd tussen aangrenzende watermoleculen. IJs is een vaste stof omdat
een zich herhalend patroon van waterstofbruggen wordt gevormd tussen
aangrenzende watermoleculen.
Water neemt deel aan een chemische reactie
1.4hBelang van hydrogeen ionen
Zuren doneren waterstofionen, basen nemen ze aan
Zuurtegraad = Acids (zuren)
Heel belangrijk
Bouw van ons lichaam is op basis van eiwitten. Reageren fel op zuurtegraad. Bv thee met
citroen en melk erbij doen à eiwitten van melk gaan klonteren (gebeurt ook in ons lichaam bij
niet juiste niveau van zuurtegraad aanwezig).
Doneren hydrogeen ionen (H+) en basen nemen dit op.
Wordt bepaald door verhoging van de waterstofionenconcentratie in oplossingen.
De pH-schaal drukt de waterstofionenconcentratie uit
Ph = negatieve exponent van concentratie aan waterstofionen.
Op kamertemperatuur à Ph water = 7
Ph-schaal: 0 = heel zuur, 7 = water, 14 = base
Bv flauwvallen: Ph waarden in bloed verminderd.
3
, Base = stoffen die waterstofionen (H+) opnemen. Bij een reactie met water en een base zal
altijd OH- ontstaan. Basen boven de OH- (hydroxide ionen) zijn zwakke basen.
Men spreekt van zuren als Ph lager is dan 7.
Men spreekt van basen als Ph hoger is dan 7.
Hoe Ph overeenkomt met concentratie waterstofionen:
Hoe Ph overeenkomt met concentratie waterstofionen:
Voorbeeld cola: heel zuur (fosfor zuur) maar er zit veel suikers in dus voel je het niet. Ons
maagzuur is ook zuurder.
Figure 1.10 The pH scale.
Buffers (in ons bloed) minimaliseren de veranderingen in pH
Buffer = een substantie dat de veranderingen in ph kan minimaliseren, deze veranderingen
kunnen optreden door het toevoegen van een base of zuur aan een oplossing.
Koolzuur en bicarbonaat dienen als een van de belangrijkste bufferparen/zuurbase evenwicht
van het lichaam. Carbonaat komt van CO2 in ons bloed. In reactie met het water kan dat
bicarbonaat produceren. Bij hyperventilatie à te veel CO2 verliezen waardoor bicarbonaat niet
goed functioneert en dus ook zo pH verandert.
1.5 De organische moleculen van levende organismen
Koolstof is de gemeenschappelijke bouwsteen van organische moleculen
Koolstof, de bouwsteen van levende wezens
Bestaat voor 18% uit lichaamsgewicht
Vormt vier covalente bindingen
Kan enkele of dubbele bindingen vormen
Bindt vaak met waterstof, stikstof, zuurstof, of andere koolwaterstoffen
Kan lineaire, vertakte of ringvormige moleculen vormen.
Kan micro- of macromoleculen vormen
Figure 1.11 Carbon
Macromoleculen worden gesynthetiseerd en afgebroken binnen de cel
Groot deel van ons lichaam bestaat uit macromoleculen (structuur bepalen van ons lichaam).
Worden gesynthetiseerd uit kleine eenheden en 2 grote belangrijke grote reacties: dehydratie
reacties en hydrolyse.
Dehydratie: water komt vrij en molecule wordt opgebouwd.
In ander richting à hydrolyse: water wordt toegevoegd om telkens moleculen te knippen in
kleinere eenheden => bestanddelen kunnen maken die dienen als energiebron.
Worden beide uitgevoerd/gestuurd door enzymen.
Figure 1.12 Examples of the structural diversity of carbon
4
