Celbiologie partim biochemie
Inleiding en enzymologie
Wat is leven: groei, evolutie, reproductie, energie, homeostase, interactie met de
omgeving en organisatie.
Biochemie: chemie van de biologische processen.
- Een open systeem in interactie met zijn omgeving.
Relevantie van biochemie:
- WHO stelt de gezondheid als een complete fysieke, mentale en sociale
welgesteldheid.
• Gezondheid is dus niet enkel de afwezigheid van ziekte of invaliditeit.
➔ Ziekte is een verstoring van de balans of homeostase. Dit zijn de processen
die nauw gebalanceerd zijn in het lichaam.
Biochemie: de wetenschap achter de processen die deze balans handhaven.
Vele ziekten hebben een biochemiesch aspect (= een voordeel)
- Inzicht in de ziekte
- Diagnose stellen
- Behandeling
De essentiële bouwstenen: C,H,N,O,P,S
De belangrijkste aanvullingen: Na, Mg, K, Ca, Fe, Cl
Trace-elementen: Co, Cu, Zn, I
= chemische reacties.
- Doel: conversie/omzetting van grondstoffen uit de omgeving in essentieel
bouwstenen.
• Omzetting van voeding in glucose voor energie en eiwitten in aminozuren.
• Er is energie nodig voor productie en stabiliteit: ATP en reducerend
vermogen (NAD+ en NADH, H+).
➔ Zorgt voor groei, reproductie en homeostase in stand houden.
,Biomoleculen:
- Micromoleculen: de essentiële bouwstenen
o Water, ionen, aminozuren, organische zuren, koolhydraat en
baseparen.
- Macromoleculen: moleculaire systemen die aan elkaar gekoppeld zijn.
o Koolhydraten, lipiden, eiwitten, nucleinezuren.
Deze ontstaan door polymerisatie van een beperkte aantal bouwstenen.
Water:
- H20 met zuurstof in het centrum
➔ Zuurstof is elektronegatiever: zuigt elektronen naar zich toe
➔ De protonen worden elk afzonderlijk positief geladen.
➔ Zuurstof is relatief negatief geladen.
➔ Interactie onderling is mogelijk: vorming waterstofbruggen.
Interacties:
- Polair:
• Ion-dipool interactie: de negatieve kant van de waterstof, dit is het
zuurstof, gaat aan de kant van het positieve natrium om deze minder
positief te maken.
• Dipool-dipool interactie: de negatieve kanten en de positieve kanten, die
elkaar afstoten en aantrekken -> stabilisatie van molecule
- Apolair
• Van der Waals interactie: dit zijn zwakke krachten die pas optreden
wanneer moleculen heel dicht bij elkaar liggen.
Deze interacties komen voor in verschillende mechanismen: celmembranen, huid,…
Om van substraat A naar substraat D zijn er
verschillende tussenreacties nodig.
Bij een metabole aandoening: er is een deficiëntie in een bepaald enzym.
o C kan niet worden omgezet in D -> tekort aan finaal product.
• Dit kan gebeuren door een toxische opstapeling bij C
, Enzym: een molecule die de omgzetting van een substraat naar een product versnelt.
- Katalysatoren: een stof die de snelheid van een specifieke chemische reactie
beïnvloedt zonder zelf verbruikt te wordenworden.
Enzymen kunnen dit door middel van chemische reacties (enthalpie, entropie en Gibbs
vrije energie).
- Enthalpie: de energie beschikbaar in de molecule zelf.
- Entropie: energie in het systeem dat niet kan worden aangewend.
- Gibbs vrije energie: verschil in de energiestatus VOOR de reactie en NA de
reactie
• Negatief -> energie komt vrij -> spontane reactie. (Dit kan snel en traag) =
exergoon
• Positief -> opname van energie -> niet spontane energie = nedergoon
• Gibbs vrije energie = 0 -> evenwicht tussen substraat en product.
Er is heel veel energie nodig om de molecule stabiel te krijgen.
➔ Na het bereiken van een transitie toestand
➔ Energie kan vrij komen
➔ Vrijgave van het molecule (vb. CO2)
Een enzyme kan dit doen door de tussenstadia te stabiliseren
➔ Veel minder energie nodig om in de transitie toestand te
komen.
➔ Energie vrijgave gebeurt makkelijker.
Een typische enzymatische reactie heeft verschillende bulten:
Er is een opstapeling van energie tot in de transitietoestand. Daarna is er een
vrijgave van energie om de reactie te laten aflopen en het finale product te
vormen.
BIJ DEZE REACTIE MOET ER ALTIJD ENERGIE WORDEN VRIJGEGEVEN IN VORM VAN
WARMTE.
