volledige samenvatting van partim biomoleculen van het van "biomoleculen en cellen" van de 1e bachelor biomedische wetenschappen aan de UA, gedoceerd door prof Eva Geuens
Biomoleculen
1 Inleiding
• Menselijk lichaamsgewicht = 70% water
• C, H, O en N voornaamste bouwstenen → vormen covalente bindingen
• P: essenstiele rol in energiemetabolisme en structuur nucleïnezuren
• S: belangrijke component van eiwitten
• Ionen: noodzakelijk voor eiwitstructuur en katalytische werking van enzymen
• Metalen: sporadisch maar soms ook hele belangrijke functie! (Fe in hemoglobine)
• 1 A (angstrom) = 10-10 m
1.1 Covalente bindingen
= een binding waarbij de atomen elektronen gaan delen (gem tussen 330-400 kJ/mol)
Binding Structuur Voorkomen
Ether Membraanlipiden
Fosfaat ester Fosfo eiwitten
Fosfodiester Nucelïnezuren, fosfolipieden
Amide Polypeptiden
Thioester Acetyl-Co enzym A
Thioether Methione
Carboxyl ester Triglyceriden
1.2 Niet-covalente interacties
• Dipool
o Moleculen met ongelijke verdeling van ladingen
o Mogelijks permanent
o µ=qx met µ = dipoolmoment, q = lading, x = afstand
1
, • Van der Waals krachten
o Vaak voorkomend
o Minimum afstand waarop 2 atomen kunnen naderen
zonder dat ze elkaar afstoten = Van der Waals radius
• Waterstofbruggen
o Tussen elektronenpaar op sterk elektronegatief atoom
en naburig H-atoom dat zelf ook gebonden is aan sterk
elektronegatief atoom (O-H, N-H en F-H)
• Zoutbruggen
o Elektrostatische binding tussen 2 tegengesteld geladen
atomen
o Meest sterke niet-covalente binding
o Tussen atomen met zelfde lading → afstoting
• Hydrofobe interacties
o Bij groepen die geen interactie met water aangaan
1.2.1 Permanent geïnduceerde dipool interacties
Permanente dipolen
• Ongelijke verdeling van ladingen → polair
• Dipoolmoment is maat voor polariteit van moleculen: µ = q x
• Voorbeeld van permanente dipolen met netto lading 0: H2O en CO
Geïnduceerde dipolen
• Niet polaire moleculen zonder dipoolmoment kunnen dipolair worden in aanwezigheid van
Elektrisch veld
• Zo kunnen aromatische verbindingen makkelijk geïnduceerd worden omdat elektronen
gemakkelijk verplaatst kunnen worden
1.3 Belangrijke functionele groepen
Naam Functionele groep Voorkomen
Methylgroep -CH3 Lipiden
Ethylgroep -CH2-CH3 Lipiden
Methyleengroep -CH2- Lipiden
Hydroxylgroep -OH Bijna alle biomoleculen
Carbonylgroep Aminozuren, eiwitten, suikers,
vetten
Hemiacetalgroep Cyclische vormen van
monosachariden
Acetalgroep disachariden
1.4 Eigenschappen van water
• Alle biomoleculen komen voor in een waterige omgeving → water heeft effect op hun vorm
• Water zorgt voor transport van (bio)moleculen naar/van de plaats van chemische reacties
• Water speelt actieve rol bij chemische processen
• Fotosynthese: oxidatie van water met vorming van zuurstof!
1.4.1 Fysische eigenschappen van water
Water is een polaire molecule:
• Polair
• Zuurstofatoom draagt partieel negatieve lading en beide waterstofatomen dragen partieel
positieve lading
• Resulterende intermoleculaire associatie is een waterstofbrug
• 1 watermolecule kan in maximum 4 waterstofbruggen betrokken zijn met andere
waterstofmoleculen
Structuur van ijs:
• Elke watermolecule is omgeven door 4 aanpalende watermoleculen die zoals een tetraëder
gerangschikt zijn → ‘open’ structuur gecreëerd → water zet uit als het bevriest
• Wanneer ijs smelt, wordt de strak tetraëdische oriëntatie van waterstofbrug gebonden
watermoleculen gebroken
• Vloeibaar water heeft 15% minder waterstofbruggen en toch grote impact
Hydrofiele moleculen lossen op in water
• Water is ideaal oplosmiddel
• Hydrofiel = polair, lost wel op
• Hydrofoob = apolair (zijn wel oplosbaar in niet-polaire solventen bv alcohol)
Hydrofobe effect zorgt ervoor dat polaire stoffen aggregeren in water
• De eigenschap van water om zijn contact met hydrofobe moleculen te minimaliseren is het
hydrofobe effect
• Amfipatische moleculen = hebben zowel polair als niet polair gedeelte = zijn simultaan
hydrofoob en hydrofiel
o In water zal het hydrofiele uiteinde gehydrateerd worden, terwijl het hydrofobe
gedeelte afgesloten zal worden van het water
o Vb: micellen die ontstaan wanneer duizende amfipatische moleculen zich ordenen
zodat hun hydrofiele groepen op het oppervlak in contact zijn met waterige
oplossing, hydrofobe in het centrum, weg van het water
o Kunnen ook de vorm van dubbellaag aannemen (zoals celmembraan)
1.4.2 Chemische eigenschappen van water
Ionisatie van water
H2O ↔ H+ + OH-
Het proton is geassocieerd met de watermoleculen als een hydronium ion H3O+
Het hydronium ion kan zeer snel van de ene op de andere watermolecule springen (proton jumping)
Dissociatie van water wordt beschreven door evenwichtconstante:
3
, [𝐻 + ][𝑂𝐻 − ]
Dissociatieconstante K = [𝐻2 𝑂]
Omdat concentratie van niet gedissocieerd water zoveel groter is dan die van de ionen, wordt dit als
een constante beschouwd → Kw = [𝐻 + ][𝑂𝐻 − ] met Kw = 10-14 (25°)
+]
pH = -log[𝐻
Zuren en basen hebben effect op de pH
• Een zure groep geeft een proton af, een base zal een proton accepteren
• HA + H2O ↔ H3O+ + A-
• Een zuur (HA) reageert met geconjugeerde base van het zuur (A-) en het geconjugeerde zuur
van de base (H3O+) HA ↔ H+ + A-
• Evenwichtsconstante van een zuur-base reactie = dissociatieconstante
• Henderson-Hasselbalch vergelijking, indien er zwakke zuren of basen aanwezig zijn:
[𝐴− ]
pH = pK + log [𝐻𝐴]
Effect van buffers op pH
• Metabole processen kunnen maar doorgaan in zeer nauwe pH regio
• Oplossing: buffers die ervoor zorgen dat de pH stabiel blijft binnen bepaalde grenzen
• Titratiecurves van zwak zuur met sterke base zijn niet lineair, worden experimenteel bepaald
of uit Henderson-Hasselbalch vergelijking
o Curves hebben dezelfde vorm maar liggen op verschillende plaats
o pH op middelste punt is gelijk aan pKa ([𝐻𝐴] = [𝐴− ])
o helling titratiecurve is lager in het midden → pH van de oplossing is redelijk
ongevoelig aan het toevoegen van base of zuur
• sommige producten verliezen meer dan 1 proton en ondergaan dus meer dan 1 ionisatie →
polyprotische zuren
Buffers in het bloed
• bicarbonaat
o CO2 + H2O ↔ H2CO3
o H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
• Afwijkingen kunnen leiden tot acidose (pH lager dan 7,1) of akalose (pH hoger dan 7,6)
2 Aminozuren en eiwitten
• 50% drooggewicht mens bestaat uit proteïne, “werkers” van het lichaam
Belangrijke functies:
• Katalyse: door enzymen worden reacties versneld
• Structuur: vorm en stevigheid (cytoskelet, collageen, elastine en andere
bindweefselproteïnen tussen de cellen)
• Beweging: contractiele apparaat bestaat uit filamenten van actine, myosine en
geassocieerde proteïnen
• Transport en opslag: meestal door de bloedbaan; bv transferrine vervoert ijzer, albumine
vervoert apolaire moleculen als bilirubine
• Intercellulaire communicatie: signaalmoleculen
• Intracellulaire communicatie: doorgeven van informatie van receptor tot dieper in cel →
signaaltransductie
• Immunologische afweer
4 mogelijke niveaus
• Primaire structuur: opeenvolging van aminozuren in eiwitketens in polypeptideketen
• Secundaire structuren: welke interacties maken ze met aangrenzende/ in de buurt liggende
aminozuren
4
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur angelika0804. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €7,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
