Celbiologie
1. Cellulaire bouwstenen
1.1 Chemische binding
bestaat uit bestaat uit bestaan uit
Leven materie verbindingen elementen
Een element = een substantie die niet door chemische reacties kan ontbonden worden.
Men heeft 92 elementen in de natuur: 26 werden op kunstmatige manier gevormd, 25 chemische
elementen worden gebruikt voor het leven op aarde.
o 25 elementen (4 daarvan zijn koolstof, zuurstof, waterstof en stikstof. Deze vormen 96% van
alle organische materiaal. 4 anderen zijn fosfor, calcium, zwavel en kalium zij nemen een
groot deel van de overige 4% over)
Een verbinding = een substantie die bestaat uit twee of meer verschillende elementen, in een vaste
verhouding.
✓ vb.: NaCl → Na + Cl hebben een emergente eigenschap
Emergente eigenschap = de samenstelling van 2 elementen van een lager hiërarchisch niveau heeft
andere karakteristieken dan de elementen afzonderlijk.
Verbindingen tussen atomen komen in stand doordat atomen elektronen delen of uitwisselen →
zorgt ervoor dat de atomen dicht bij elkaar blijven, samengehouden door chemische bindingen →
resulterende geheel = molecule
Molecule = verbindingen tussen atomen die tot stand komen door elektronen te delen / wisselen.
Deze interacties zorgen dat atomen bij elkaar blijven, samenhouden door chemische bindingen.
Sterkste chemische bindingen= covalente en ionische bindingen.
Bij een covalente binding delen 2 atomen een paar elektronen.
✓ bijvoorbeeld: twee waterstofatomen (H) delen 2 elektronen
zuurstof (O2) delen 2 paar elektronen → dubbele covalente binding
Bij een ionische binding pikt een van de 2 atomen een elektron van het andere atoom. Door het
elektronentransport worden de beide atomen ionen, die elkaar door de tegengestelde lading
aantrekken.
o Ionische verbindingen = ook zouten genoemd.
Bij een waterstofbinding zullen 2 moleculen elkaar in de cel ontmoeten, elkaar op één of andere
manier beïnvloeden, en dan opnieuw scheiden. Hierbij is de binding veel zwakker dan de covalente
bindingen. Deze binding is zeer belangrijk in de cel.
In totaal zijn er dus 3 soorten bindingen: covalente bindingen, ionische bindingen en
waterbindingen.
,1.2 Koolstof
Koolstof is de belangrijkste atoom in levende cellen.
Naast H,O, N → meest voorkomend atoom in de cel (koolstof)
1.3 Vorm moleculen
Moleculen uit 2 atomen = lineair
Anderen met meerdere moleculen → ingewikkelder
✓ bijvoorbeeld : CH4
1.4 Chemische reacties
Bij interactie van de moleculen krijg je chemische reacties.
Chemische reacties = bindingen worden gevormd / gebroken
✓ bijvoorbeeld: 2 H2 + O2 → 2 H2O (reagentia)
• Meeste reacties = omkeerbaar
• Factoren die snelheid van de reacties beïnvloeden = concentratie
• Wanneer 2 reacties op dezelfde tempo gaan (dynamisch) = chemisch evenwicht
1.5 Biomoleculen
1.5.1 Water
Water of H2O is het belangrijkste molecule voor het leven
Merkwaardige karakteristieken
a) een grote mate van cohesie
b) hoge specifieke warmte
c) lagere densiteit in vaste toestand dan in vloeibare toestand
d) veelzijdig solvent → oplossen van stoffen door ze te ontbinden in hun ionen of door polaire
moleculen volledig om te geven
a) - Water heeft een grote cohesie. Het is dankzij deze cohesie dat planten water kunnen
transporteren, tegen de zwaartekracht in.
- Een andere uiting van dezelfde krachten zijn oppervlaktespanning, dieren maken hier gebruik van
om te staan/ lopen.
✓ bijvoorbeeld: planten, oppervlaktespanning
b) Water heeft een hoge specifieke warmte. Vergeleken met andere vloeistoffen heeft water ook een
hoge verdampingswarmte. Een groot gedeelte van de zonnewarmte gaat naar de verdamping van
het water van de oceanen, zodat de aarde niet te snel te veel opwarmt. Op dezelfde manier zorgt
evapotranspiratie ervoor dat organismen niet overhitten.
c) Water heeft een lagere densiteit in vaste toestand dan in vloeibare toestand. Terwijl andere
vloeistoffen krimpen wanneer ze bevriezen, zet water uit. (hierdoor drijft ijs)
,d) Water is het meest veelzijdige solvent. Het kan stoffen oplossen door ze te ontbinden in hun
samengestelde ionen, of door polaire moleculen volledig te omgeven.
• Hydrofiel = ionisch / polair substanties, tonen wel affiniteit voor water
soms kunnen ze door de omvang van hun moleculen, niet oplossen.
o bijvoorbeeld: katoen
• Hydrofoob = tonen geen affiniteit voor water
het is een belangrijke component van de celmembranen.
o bijvoorbeeld: bij vetten, bindingen C-H
Soms zal H in een H-binding betrokken raken tussen 2 watermoleculen, van molecule verhuizen
2 H2O → H3O+ + OH- of H2O → H+ + OH-
Dit fenomeen = dissociatie van water
• Statisch zeldzaam, MAAR zeer belangrijk in chemie van het leven
• H-ionen = reactief en veranderingen kunnen eiwitten en andere moleculen erg beïnvloeden
Zuren = producten die, wanneer zij oplossen in water H+ ionen aan oplossingen toevoegen.
Basen = producten die, wanneer zij oplossen in water, OH- ionen aan oplossingen toevoegen of
binden aan H+ ionen.
Zuren voegen H+ toe → pH
pH in biologische vloeistoffen wordt constant gehouden door buffers
✓ bijvoorbeeld : pH menselijk bloed = 7,4 (dalingen tot 7 of stijgingen tot 7,8 zullen niet
langer dan enkel minuten overleefd worden.
nieren diarree longen
Als de pH daalt, krijg je neutralisatie door wegvangen H+. Zo krijg je CO2, die uit uw longen
uitgeademd worden.
Door ademhaling → CO2 uit het bloed gewassen.
Bij toename ademhalingsfrequentie → pCO2 daalt → leidt tot stijging van de pH → dus gaat
hyperventilatie leiden tot een respiratoire alkalose
o Hypoventilatie leidt dus tot het tegenovergestelde
Indien zuren aan het bloed toegevoegd → metabole acidose
Bij waterstofcarbonaatverlies (HCO3), diarree → metabole acidose
, Belangrijke bedreigingen van het leven op aarde zijn zure neerslag en opwarming van het klimaat.
Zure neerslag → pH van de regen, sneeuw of mist < 5,6
o voornaamste oorzaken: aanwezigheid van zwaveloxiden en stikstofoxiden.
belangrijke producten: verbranding van fossiele brandstoffen in de industrie en door auto’s
Opwarming van het klimaat → door toename broeikasgassen, o.a. CO2.
hierdoor krijgen we de opwarming van het klimaat, verzuring van de oceanen → waardoor er
nefaste gevolgen voor het volledige ecosysteem zijn
4
De belangrijkste soorten macromoleculen in levende cellen:
• koolhydraten
• vetten
• eiwitten
• nucleïnezuren
1.6 Koolhydraten
Koolhydraten = zowel de suikers (= monosacchariden) als hun polymeren (= de polysacchariden).
Polymeren = lange moleculen die opgebouwd zijn uit vele identieke of gelijkende eenheden, die bij
elkaar gehouden worden door covalente bindingen. De kleine eenheden noemt men monomeren.
1.6.1 Monosacchariden
Suikers: bestaan uit C, H en O (verhouding 1:2:1)
Onderscheid monosacchariden – disacchariden
