Dit is een samenvatting voor het Biopolymeren. Het is niet volledig en het gaat maar tot III.6 Quaternaire structuren. Hoofdstuk III.5 is hier ook samengevat, dit is te kennen voor het mondeling examen.
INLEIDING
OMTRENT BIOCHEMIE EN BIOLOGISCHE SYSTEMEN
BIOPOLYMEREN
De complexiteit van de biochemische processen vereist dat de moleculen, betrokken
in deze processen, soms enorm groot moeten zijn. Daarom spreekt men ook over
macromoleculen
DNA: 1 menselijk chromosoom bestaat uit twee gigantische moleculen met elk een
moleculair gewicht van gemiddeld 20 x 109 Da. Wanneer alle DNA moleculen uit één enkele
menselijke cel achter elkaar zouden gelegd worden, bekomt men in principe een draad van 2 meter.
Eiwitten zijn ‘kleiner’ maar in vergelijking met de meeste organische moleculen nog
steeds gigantisch groot: gemiddeld 5 x 104 Da.
Hoe worden dergelijke gigantische moleculen opgebouwd?
• Om de synthese snel en efficiënt te laten verlopen is de opbouw modulair. Dit betekent dat
deze macromoleculen allen polymeren zijn, welke worden samengesteld met monomeren.
Polymeren kunnen worden opgebouwd uit dezelfde monomeren (homopolymeren). Echter
de meeste polymeren bestaan uit verschillende monomeren (heteropolymeren)
Nucleïnezuren (DNA en RNA) zijn heteropolymeren van 4 verschillende nucleotiden
(polynucleotiden). De nucleotiden verschillen wel bij DNA en RNA. Deze moleculen zijn betrokken in
de stockage (DNA), het transport en de expressie (RNA) van genetische informatie.
Eiwitten worden samengesteld uit combinaties van twintig verschillende aminozuren.
De aminozuren worden hierbij verbonden door een peptidebinding, vandaar dat men bij eiwitten
ook spreekt over polypeptiden. Eiwitten hebben de grootste structurele
diversiteit, en als gevolg daarvan ook de grootste functionele diversiteit
Carbohydraten worden opgebouwd uit sachariden. Ze vervullen een structurele rol in de cel of
dienen voor opslag van energie
Lipiden zijn in principe geen polymeren aangezien ze geen lange aaneenschakeling
zijn van verschillende bouwstenen. Daarenboven zijn lipiden zeer weinig oplosbaar in waterig milieu.
,ZWAKKE INTERACTIES IN WATERIGE OPLOSSING
INLEIDING
DNA: covalente bindingen en waterstofbruggen
Proteïnen: covalente bindingen en intra-en intermoleculaire noncovalente bindingen
Covalente interacties:
• Houden atomen bij elkaar
• 330 - 400 kJ/mol
• Belangrijkste: C-C en C-H
Niet-covalente interacties:
• 2 - 40 kJ/mol
• Individueel zwak, maar kunnen gezamenlijk een groot totaal uitmaken.
• Maken de stabiliteit op van macromoleculen terwijl ze tegelijkertijd individueel
gemakkelijk kunnen verbroken en hervormd worden waardoor macromoleculen
een flexibiliteit krijgen die nodig is voor hun functie.
NIET-COVALENTE BINDINGEN
DE WET VAN COULOMB: INTERACTIES TUSSEN LADINGEN
F= k (q1 q2)/ r² en U = F.r U= k (q1 q2 )/ r²
k = cte (1/(40)), r = afstand tussen ladingen, 0 = de permittiviteit van een vacuüm (8.85.10-12J -1C
2m-1), q = lading
Water heeft een relatief hoge diëlectrische constante van 80, Dit betekent dat geladen partikels
eerder zwak met elkaar interageren in waterig milieu tenzij ze zeer dicht bij elkaar zijn.
Wanneer q1 en q2 dezelfde lading bezitten is de energie positief, wat overeenkomt
met repulsie. Wanneer q1 en q2 een tegenovergestelde lading bezitten is de energie
negatief, wat overeenkomt met aantrekking
PERMANENTE EN GEÏNDUCEERDE DIPOLEN
PERMANENTE DIPOLEN
Deze moleculen bezitten een ongelijke verdeling van hun lading (het ene uiteinde is
positiever dan het andere) en zijn daarom polair. Ze bezitten een permanent
dipoolmoment (μ) en bezitten een netto lading van nul.
• Vb van mol met netto lading 0 zijn water en CO
De ongelijke verdeling van lading is niet voldoende voor het maken van een dipoolmoment: bij
koolstofdioxide zijn de twee electronen dichter tegen de zuurstof gelegen maar aangezien het
koolstof exact in het midden ligt schakelen de dipoolmomenten elkaar uit.
Het dipoolmoment is een maat voor de polariteit. μ = qx
, • De ladingen in permanente dipolen gedragen zich als ionische ladingen, alleen zijn ze
zwakker. Permanente dipolen kunnen beïnvloed worden door andere dipolen of door
ionische ladingen.
• Dipool interacties zijn afhankelijk van de oriëntatie van de dipolen en zijn
werkzaam over korte afstand: de energie van een lading-dipool interactie is
proportioneel met 1/r2, deze van een dipool-dipool interactie met 1/r3.
• Het permanente dipoolmoment van water draagt bij tot interactie met andere
watermoleculen en verklaart waarom het ionische substanties zoals NaCl zo
gemakkelijk kan oplossen.
GEÏNDUCEERDE DIPOLEN
• Nonpolaire moleculen zonder een dipoolmoment kunnen dipolair worden in
aanwezigheid van een electrisch veld
• Aromatische verbindingen kunnen gemakkelijk geïnduceerd worden omdat de electronen
gemakkelijk kunnen verplaatst worden
• Interactie energieën proportioneel met 1/r4 (lading-geïnd. dipool) en 1/r5 (dipool-geïnd.
dipool).
DISPERSIEKRACHTEN (LONDON-VAN DER WAALS KRACHTEN)
• Kan ontstaan wanneer twee moleculen die elk geen netto lading of permanente
dipool bezitten, zeer dicht bij elkaar komen.
• Synchronisatie van lading fluctuaties zodat een netto aantrekkingskracht wordt
geleverd.
• Energie proportioneel met de macht 1/r6, dus enkel actief bij zeer korte afstanden.
De zwakke inter- en intramoleculaire dipool en geïnduceerde dipoolkrachten worden
veelal van der Waals krachten genoemd
MOLECULAIRE AFSTOTING BIJ EXTREEM KLEINE AFSTANDEN: DE VAN DER WAALS RADIUM
Atomen worden omgeven door electronenwolken. Indien ze zo dicht bij elkaar
komen dat hun electronenwolken overlappen, zullen ze elkaar zeer sterk afstoten met
een kracht die proportioneel is met r-12. Een ‘muur’ van afstoting wordt gecreëerd die atomen of
moleculen verhindert elkaar dichter te benaderen dan een minimum. Deze minimum afstand is de
van der Waals radius, R. De dichtste afstand welke twee atomen van elkaar kunnen zijn is R1 + R2,
waarbij R1 en R2 de van der Waals radii zijn van de twee atomen (=> figuur : Space-filling model)
, WATERSTOFBRUGGEN
De waterstofbrug is een interactie tussen een covalent gebonden waterstofatoom op een donor
groep en een paar ongebonden electronen van een acceptor groep.
Het atoom waarop de waterstof covalent gebonden is, wordt de waterstof bindings donor genoemd
en het atoom met het niet-gebonden electron paar is de waterstof bindings acceptor.
Waterstofbinding donors zijn gewoonlijk sterk electronegatieve atomen omdat ze de negatieve
lading van het waterstofatoom kunnen wegtrekken, waardoor ze het partiëel positief maken zodat
het sterker wordt aangetrokken door het electronen paar van de waterstof binding acceptor
Waterstof bindingen hebben eigenschappen van covalente en niet-covalente verbindingen:
• De aantrekking tussen het partiëel positieve waterstof en de negatieve lading van het
electronen paar is gelijkaardig aan een interactie tussen ladingen.
• Tegelijkertijd worden de electronen gedeeld, zoals in een covalente binding, tussen het
waterstofatoom en de waterstof acceptor.
Dit dubbele karakter reflecteert zich in de bindingsafstand: de afstand tussen het waterstofatoom en
het acceptor atoom in een waterstofbrug is aanzienlijk minder dan men zou verwachten, afgaande
op de van der Waals radius
DE ROL VAN WATER IN BIOLOGISCHE PROCESSEN
STRUCTUUR EN EIGENSCHAPPEN
Een belangrijke eigenschap van water is dat het kookpunt voor het moleculair gewicht relatief hoog
is, vergeleken met andere moleculen met een gelijkaardig moleculair gewicht Daarom is water niet in
de gasfase bij kamertemperatuur. De reden hiervoor is de sterke neiging van water om
waterstofbruggen te vormen.
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper StudBioch. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,66. Je zit daarna nergens aan vast.
