HC1
4 essentiële aspecten van (minimaal) leven:
De cel is continue bezig met reacties om zich in stand te houden. Hij behoudt de lipidelaag,
verzamelt informatie en kan zich bijvoorbeeld ook gaan delen. Als een cel geen energie heeft voor
dit soort processen, is het eigenlijk een dode cel. Koolwaterstoffen (CH) zijn energierijk en worden
vrijgemaakt in het metabolisme, deze worden door verschillende stappen omgezet naar ATP (vrije
energie). Er zijn verschillende bouwblokken om grote units te creëren:
Aminozuren hebben allemaal andere eigenschappen. Er zijn verschillende groepen die aminozuren
een andere functie kunnen geven:
De evolutie dobbelde met dobbelstenen met 20 kanten en selecteerde toen wat het beste werkte
voor het versnellen van de processen. Aminozuren hebben een standaard formatie, met een R keten
die steeds verschilt. Deze R kan zorgen voor verschillen in structuur, vorm, oplosbaarheid, pH, etc.
De aminozuren worden onderverdeeld in verschillende klassen, ook zorgen bepaalde aminozuren
voor andere dingen, denk aan startcodon of een aminozuur die aan fosforylering doet:
,Het 2e macromolecuul is het membraan. Het membraan bestaat uit een lipide bilaag. Door
amfipatische zelforganisatie houdt de bilaag zich tot stand. Triacylglycerols zijn vetten/olieën. Deze
bestaan uit vetzuren (3 staarten). Als er een staart wordt weggehaald en iets als kop wordt
toegevoegd krijg je fosfolipiden en glycolipiden.
Het 3e macromolecuul zijn nucleïnezuren. Pyrimidines zijn uracil, cytosine en thymine. Purines zijn
adenine en guanine. Pyrimidines bestaan uit 1 ring terwijl purines uit 2 ringen bestaan. Een
nucleoside is een suiker + de base. Een nucleotide is een een suiker + de base + fosfaat. Bij RNA is er
een OH terwijl er bij DNA alleen een H is. RNA moleculen bevatten nooit thymines. RNA heeft ook
geen volledig complementaire RNA streng.
Polysacharides zijn het 4e macromolecuul. Condensatie (water gaat weg) zorgt voor binding tussen
suikers. Hydrolyse (water wordt opgenomen) zorgt dat de binding weggaat. Een groeiende DNA of
RNA keten is ook condensatie. Zo wordt een monomeer een polymeer. 5’ kant is de fosfaat kant, de
3’ kant is de hydroxyl kant. Een keten groeit van 5 naar 3 en wordt gelezen van 3 richting 5. De
condensatie reacties kosten energie. ATP wordt hiervoor gebruikt.
Sterke interacties atomen: twee atoomkernen delen een elektron (covalente binding), enzym nodig
voor maken en breken. Zwakke interacties: geen enzym nodig voor maken en breken, vier types.
Sterkte interacties hebben een kracht van 400 kJ/mol. Elektronen zitten ertussenin een trekken aan
beide kernen, zo houden ze de kernen bij elkaar.
Je hebt 4 zwakke interacties: interacties tussen ionen (elektrostatisch), waterstofbruggen, van der
waals en hydrofobe interactie.
Elektrostatisch (12kJ/mol) zorgt bijvoorbeeld voor structuur van eiwitten en dat meerdere eiwitten
een complex kunnen vormen.
Waterstofbruggen worden gevormd tussen een H en een O. Watermoleculen zijn dol op elkaar, ze
vormen een groot 3D dynamisch netwerk. Polaire moleculen kunnen oplossen in water aangezien ze
een waterstofbrugbinding aangaan. Waterstofbruggen hebben een kracht van 4kJ/mol.
Waterstofbruggen kunnen op O en N binden.
Van der Waals (0.4 kJ/mol) is de 3e zwakke interactie.
Hydrofobe interacties: apolaire stoffen kunnen niet goed oplossen in een waterige omgeving. Twee
apolaire stoffen gaan met elkaar forceren.
, Aan het oppervlakte van het eiwit heb je polaire aminozuren en in de binnenkant zitten en apolaire
aminozuren. De macromoleculen van het leven hebben een sterke ruggengraat door covalente
bindingen, hebben vouwing door zwakke interacties.
HC2
Er is een verschil tussen enzym gekatalyseerde chemische reacties en niet gekatalyseerde chemische
reacties. Bij gekatalyseerde reacties blijft de volume en de druk gelijk.
Je kunt energie in 2 subcategorieën verdelen: potentiële energie, een staat of een toestand (aard of
positie) en je hebt kinetische energie, beweging, dit is kracht. Arbeid (W) is kracht die nodig is om
een massa te verplaatsen over een afstand.
Er is altijd energieoverdracht tussen het systeem en de omgeving. Er is geen 100% perfect geïsoleerd
systeem voor energie omzettingen. Arbeid is volumeverandering * drukverandering.
Warmteoverdracht is een spontaan proces door verschil in temperatuur. Warmte heeft een
grootheid q.
Temperatuur en warmte zijn dus niet hetzelfde. Temperatuur is een maat voor de hoeveelheid
thermische energie in een systeem. Warmte is de overdracht van thermische energie tussen
systeem en omgeving. Deze overdacht is een spontaan proces.
Stel we nemen een cel als het systeem. Er is geen volumeverandering en geen drukverandering. Er is
dus geen arbeid, maar wel warmteoverdracht. Bij alle biochemische omzettingen (reacties,
transport) in de cel verlies je dus warmte aan de omgeving.
Een tennisbal zet arbeid om naar arbeid, terwijl een squashbal arbeid omzet naar warmte. Een
tennisbal is dus veel efficiënter. Arbeid is een vorm van geordende energie, warmte is een vorm van
ongeordende energie. Met een enzymcomplex zorg je dat de energie van A gebruikt kan worden bij
B. Echter gaat er wel altijd een beetje ongeordende energie verloren.
Chemische energie is opgeslagen in (covalente) bindingen, grootheid interne energie (U). De
vorming van covalente bindingen genereert energie, het kost energie om deze te verbreken.
Veranderingen in chemische bindingsenergie worden uitgedrukt in enthalpie. De toestand (water of
waterdamp) bepaalt mede de energie inhoud. Met de opgebouwde druk van bijvoorbeeld
waterdamp kan arbeid verricht worden op de omgeving (denk aan stoomtrein).
