Celbiologie deel 1: Introductie biochemie
Introductie
Leven = Een zichzelf in stand houdend chemisch systeem met Darwiniaanse evolutie capaciteit
- Replicatie -> mutatie -> complexificatie -> selectie
Al het leven is ontstaan uit een supernova
Wat hebben we gemeen met LUCA?
- DNA / RNA
- Vetten
- Eiwitten
- Suikers
Waarmee interacteren moleculen? -> eiwitten
Atomen, moleculen en interacties
Scheikunde = De studie van compositie, structuur en eigenschappen van materialen wat alles met
een massa en wat ruimte inneemt.
In de natuur communiceren moleculen via non-covalente bindingen.
Geschiedenis:
De complexiteit van het leven komt door de chemische bindingen (interacties) van de individuele
atomen die samen moleculen vormen.
- Covalente binding = Wanneer twee atomen een binding hebben.
o Doel : Nobelgas vormen (buitenste schil vol met elektronen)
,Hoe komen deze hoeken tot stand?
- Orbitals : De ruimte waarin een molecuul kan bewegen in de ruimte. Deze ruimte heeft een
90% kans dat je daar een elektron gaat vinden.
o We spreken van de kans door de golffunctie van een deeltje (golf-deeltje wisseling)
- Elke orbital kan maximaal twee elektronen in zich hebben, hij kan er dus 0,1 of 2 hebben.
Orbitals:
1. S-orbitals = hebben een bolle vorm
2. P-orbitals = Hebben een langwerpige vorm
a. 3 dezelfde p-orbitals. Deze zitten op 3
assen, omdat ze elkaar allemaal
wegduwen want ze hebben allemaal
een negatieve lading.
Ze worden genoteerd als: 1s, 2s en 2p. Het nummer geeft de energie en grootte aan van de orbital en
de letter geeft de vorm aan.
1s = S- orbital van de eerste schil
1s (1)
Vb. B (5 elektronen) : 1s2 2s2 2p1 2s (2) 2p (3)
3s (4) 3p (5) 3d (7)
Aufbau principe: 4s (6) 4p (8)
Argon (Ar) is Neon met nog 8 elektronen erbij, dus Ar : [Ne] 3s2
3p6
Neon = 1s2 2s2 2p6
- Periodiek systeem rij:
1ste rij : 1s (max. 2 elektronen)
2de rij : 2s, 2px, 2py, 2pz (max. 8 elektronen)
3de rij : 3s, 3px, 3py, 3pz (max. 8 elektronen)
, Alkanen:
- Ground state (laagste energie) : Hierbij zijn er maar twee P-orbitals bezet met elk maar één
elektron en de S-orbitals hebben elk wel twee elektronen. Om een moleculaire binding te
maken moet je in elke orbital 2 elektronen hebben.
- Excited state : Hierbij heeft alleen 1s twee elektronen en alle andere schillen één elektron en
dus vier ongebonden elektronen. Dus heeft een atoom 4
valentie elektronen.
Om te zorgen dat ze elektronen kunnen delen in een binding
moeten de atomen overlappen.
a) Overlap van twee 1s waterstof orbitals
b) Overlap van een koolstof 2p en een
waterstof 1s orbital
Vb. methaan (CH4)
- Je kunt niet alle orbitalen zo met elkaar
optellen omdat koolstof hybrid-orbitalen heeft. Dit zijn gemixte orbitalen van s en p.
o Hybridisatie = Maken van nieuwe orbitalen door lineaire vergelijkingen te
combineren van atomische orbitalen van koolstof.
1x 2s orbitalen + 3x 2p orbitalen = 4 identieke orbitalen ->
perfecte tetraëder
- Sp3-hybridisatie
o Iets meer elektron donerend
- Alle 4 deze schillen zijn negatief geladen en duwen elkaar dus weg, hierdoor krijg je de 109,5
graden hoek.
o C-H binding = 1x 1s orbital met 6 sp3 orbitals
o C-C binding = de overige 2 sp3 orbitals
σ -> Enkele bindingen
Zijn de sterkste moleculaire binding en hebben symmetrie. Dat is waarom alkanen meerdere
structuurformules hebben (conformaties).
➔ Wanneer je door de as kijkt van de C-C binding krijg je de Newman projectie van de meest
stabiele conformatie.
- Staggered conformatie = Alle waterstof moleculen zo ver mogelijk uit elkaar
o Lager in energie dan eclipsed
- Eclipsed conformatie = De waterstof moleculen heel dicht op elkaar
Normaal moet een koolstof atoom 4 bindingen hebben, tenzij je een dubbele binding hebt.
Introductie
Leven = Een zichzelf in stand houdend chemisch systeem met Darwiniaanse evolutie capaciteit
- Replicatie -> mutatie -> complexificatie -> selectie
Al het leven is ontstaan uit een supernova
Wat hebben we gemeen met LUCA?
- DNA / RNA
- Vetten
- Eiwitten
- Suikers
Waarmee interacteren moleculen? -> eiwitten
Atomen, moleculen en interacties
Scheikunde = De studie van compositie, structuur en eigenschappen van materialen wat alles met
een massa en wat ruimte inneemt.
In de natuur communiceren moleculen via non-covalente bindingen.
Geschiedenis:
De complexiteit van het leven komt door de chemische bindingen (interacties) van de individuele
atomen die samen moleculen vormen.
- Covalente binding = Wanneer twee atomen een binding hebben.
o Doel : Nobelgas vormen (buitenste schil vol met elektronen)
,Hoe komen deze hoeken tot stand?
- Orbitals : De ruimte waarin een molecuul kan bewegen in de ruimte. Deze ruimte heeft een
90% kans dat je daar een elektron gaat vinden.
o We spreken van de kans door de golffunctie van een deeltje (golf-deeltje wisseling)
- Elke orbital kan maximaal twee elektronen in zich hebben, hij kan er dus 0,1 of 2 hebben.
Orbitals:
1. S-orbitals = hebben een bolle vorm
2. P-orbitals = Hebben een langwerpige vorm
a. 3 dezelfde p-orbitals. Deze zitten op 3
assen, omdat ze elkaar allemaal
wegduwen want ze hebben allemaal
een negatieve lading.
Ze worden genoteerd als: 1s, 2s en 2p. Het nummer geeft de energie en grootte aan van de orbital en
de letter geeft de vorm aan.
1s = S- orbital van de eerste schil
1s (1)
Vb. B (5 elektronen) : 1s2 2s2 2p1 2s (2) 2p (3)
3s (4) 3p (5) 3d (7)
Aufbau principe: 4s (6) 4p (8)
Argon (Ar) is Neon met nog 8 elektronen erbij, dus Ar : [Ne] 3s2
3p6
Neon = 1s2 2s2 2p6
- Periodiek systeem rij:
1ste rij : 1s (max. 2 elektronen)
2de rij : 2s, 2px, 2py, 2pz (max. 8 elektronen)
3de rij : 3s, 3px, 3py, 3pz (max. 8 elektronen)
, Alkanen:
- Ground state (laagste energie) : Hierbij zijn er maar twee P-orbitals bezet met elk maar één
elektron en de S-orbitals hebben elk wel twee elektronen. Om een moleculaire binding te
maken moet je in elke orbital 2 elektronen hebben.
- Excited state : Hierbij heeft alleen 1s twee elektronen en alle andere schillen één elektron en
dus vier ongebonden elektronen. Dus heeft een atoom 4
valentie elektronen.
Om te zorgen dat ze elektronen kunnen delen in een binding
moeten de atomen overlappen.
a) Overlap van twee 1s waterstof orbitals
b) Overlap van een koolstof 2p en een
waterstof 1s orbital
Vb. methaan (CH4)
- Je kunt niet alle orbitalen zo met elkaar
optellen omdat koolstof hybrid-orbitalen heeft. Dit zijn gemixte orbitalen van s en p.
o Hybridisatie = Maken van nieuwe orbitalen door lineaire vergelijkingen te
combineren van atomische orbitalen van koolstof.
1x 2s orbitalen + 3x 2p orbitalen = 4 identieke orbitalen ->
perfecte tetraëder
- Sp3-hybridisatie
o Iets meer elektron donerend
- Alle 4 deze schillen zijn negatief geladen en duwen elkaar dus weg, hierdoor krijg je de 109,5
graden hoek.
o C-H binding = 1x 1s orbital met 6 sp3 orbitals
o C-C binding = de overige 2 sp3 orbitals
σ -> Enkele bindingen
Zijn de sterkste moleculaire binding en hebben symmetrie. Dat is waarom alkanen meerdere
structuurformules hebben (conformaties).
➔ Wanneer je door de as kijkt van de C-C binding krijg je de Newman projectie van de meest
stabiele conformatie.
- Staggered conformatie = Alle waterstof moleculen zo ver mogelijk uit elkaar
o Lager in energie dan eclipsed
- Eclipsed conformatie = De waterstof moleculen heel dicht op elkaar
Normaal moet een koolstof atoom 4 bindingen hebben, tenzij je een dubbele binding hebt.
