Day 2-1 Biomolecules
- Een groot deel van de moleculen in een cel bestaan uit koolstof atomen
o Koolstof is in staat om grote moleculen te vormen; 4 elektronen in schil dus
vormt 4 covalente bindingen. C-C bindingen covalent en stabiel
- Organic molecules; moleculen met koolstof verbindingen
- Inorganic molecules; moleculen zonder koolstof verbindingen, H2O
- Chemical groups; atoomcombinaties met hun eigen chemische en fysische
eigenschappen
o Methyl (CH3), hydoxyl (OH), carboxyl (COOH), carbonyl (C=O), posphoryl
(PO32-), amino (NH2)
- Organische moleculen van een cel in opgeloste vorm vrij in cytosol
- Meer macromoleculen aanwezig dan kleine moleculen
- Sommigen moleculen hebben meer dan één functie in de cel;
o Monomeren voor het maken van macromoleculen, eiwiten
o Energiebronnen dmv afraak in kleine moleculen
- Onderdelen van een cel zijn chemisch gerelateerd; afgebroken en gemaakt van
zelfde onderdelen en weinig variatie van chemische reacties die dat doen.
- Cellen bevaten 4 families van kleine organische moleculen; sugars, faty acids,
amino acids en nucleotides. --> vormen bouwstenen van macromoleculen en/of
energiebronnen.
o Sugars ; polysaccharides, glycogen en starch
o Faty acids; fats en membrane lipids
o Amino acids ; proteins
o Nucleotides; nucleic acids
Sugars
- Carbohydrates (monosaccharides); algemene formule is (CH2O)n
- Functie >> productie en opslag energie en ondersteuning van cel.
- Isomers; moleculen met dezelfde chemische formule maar een ander structuur, dus
formule alleen bepaalt niet het molecuul
- Optical isomers; gespiegelde isomeren; D-vorm en L-vorm
- Isomeren zorgen voor veel variatie onder de suikers.
- Glycosidic >> covalente binding om monosaccharides te vormen tot carbohyrates.
2 monosacchardis >> disaccharide
- Oligosaccharides en polysaccharides >> grote suiker polymeren van meerdere
monosaccharides
- Oligo- ; 2-10 monomeren en poly-; honderden duizenden monomeren
- Condensation reaction ; glycosidic verbinding gevormd tussen suikers door
verbinding tussen de OH- groepen waarbij water vrijkomt. Geldt ook voor proteins
en nucleic acids
, - Hydrolysis; verbinding tussen de suikers, glycosidic, verbreken mbv water
- Kunnen vertakkingen en veel verschillende structuren vormen door de vele OH-
groepen aan een monosaccharide.
- Monosaccharide glucose meest gebruikte energiebron door cel en de polysacharide
daarvan glycogen(dier)/starch (plant) worden gebruikt als reservevoorraad voor
energie.
- Zorgen ook voor ondersteuning van cel >> cellulose voor vormen celwand is
polysacharide van glucose en chitin voor exoskelet insect en celwand schimmel is
ook een polysacharide.
- Oligosaccharides vormen glycolipids/proteins in celmembraan>> beschermen
celoppervlak, hechten van cellen en verschillende combinatie zorgt voor
bloedgroepen. Ook cel herkenning
- Cellulose is meest voorkomende organische molecuul
Faty acids
- Zijn amphipathic; hebben een hydrophobic hydrocarbon tail en een hydrophilic
carboxylic acid head, waarmee ze verbinden aan andere moleculen.
- Verschillen alleen in de lengte en het aantal dubbele bindingen en de positie daarvan
in de hydrocarbon tail. Dit bepaalt daarom de eigenschappen ervan.
- Unsaturated veroozaakt knikken wat invloed heef op de compactheid en daarmee
de hardheid van veten en membrane fuidity.
- Faty acids in cytoplasma--> druppel van triacylglycerol (hydrofoob) --> 3 faty acid
chains en glycerol molecuul
- Ook energiebron door de afraak van de faty acids chains van de triacylglycerol.
- Saturated faty acids in vlees en melkproducten, unsaturated in plant olie -->
vloeibaar kampertemp.
- Saturated faty acids niet gezond--> stijging van cholesterol gehalte -->
atherosclerose
- Zijn onderdeel van de lipid bilayer --> de hydrofobe staarten van lipiden zijn faty
acids
- Phospholipids --> hydrofoob staart; 2 faty acid chains en glycerol,
hydrofel kop; fosfaatgroep en choline
Amino acids
- Bestaan uit amino en carboxyl-group en side chain (R) aan alfa C-atoom.
- Side chain maakt onderscheid tussen aminozuren, 20 soorten --> belangrijk voor
eiwitunctie
- In cytoplasma met pH van 7 in geïoniseerde vorm
- Bouwstenen van eiwiten (polypeptide), dmv peptide bonds gevormd door
condensation reaction
- Polypeptides zijn chemisch polair --> amino groep aan N-terminus en carboxyl- groep
aan C-terminus
, Volgorde altijd gelezen vanaf N-terminus
- Hebben ook optical isomers; alleen L-vorm in eiwiten
Nucleotides
- Het zijn de bouwstenen van DNA en RNA en komen voor als deoxyribonucleotides en
ribonucleotides.
- Het zijn nucleosides (ribose/deoxyribose met een base) met een of meerdere
fosfaatgroepen; suikerfosfaatgroep met covalente binding aan base.
- Pyrimidines; één ring met 6 atomen; Cytosine, Uracil en Thymine
- Purines; Twee ringen met een van 6 atomen en een van 5 atomen; Guanine en
Adenine
- Functie: nucleotiden kunnen energie dragen zoals de ribonucleotide adenosine
triphophate, ATP en ze kunnen ook zorgen voor de overdracht van chemische
groepen en bewaren van biologische informatie.
- De fosfaten in ATP zijn verbonden door phosphoanhydride bonds, het verbreken van
deze verbindingen mbv hydrolyse levert veel energie
- Energie voor het maken van ATP --> oxidatie van voedsel of mbv zonlicht (planten)
- Nucleic acids --> polymeren opgebouwd uit nucleotides die door phosphodiester
bindingen tussen de 3’ OH-groep en de 5’ PO3- groep zijn gevormd. Als het
opgebouwd is uit nucleoside triphosphates dan komt er tijdens de
condensatiereactie naast water ook pyrophosphate vrij.
- Twee verschillende soorten nucleic acids afankelijk van het soort suiker;
o Ribose --> RNA, enkelstrengs
o deoxyribose --> DNA ( OH- groep vervangen door H-groep), dubbelstrengs
- Lineaire volgorde van de nucleotides --> genetische informatie
Macromolecules in cells
- Macromoleculen zoals polysaccharides, eiwiten en nucleic acids zijn polymeren
gemaakt uit monomeren die door covalente bindingen gebonden zijn.
- Eiwiten zijn veelzijdig en veel functies;
o Enzymen, katalyseren reactie
o Bouwstenen voor structuur componenten, cytoskelet
o Moleculaire motoren; kracht en beweging produceren, myosin
- Elke polymeer groeit door het verbinden van monomeren aan een eind dmv
condensation reactions die gekatalyseerd worden door enzymen.
- De eenheden van een polymeerketen worden gerangschikt volgens een volgorde,
Sequence, die de functie bepaalt. Door variatie in sequence zijn er veel polymeren
mogelijk.
, - Covalente bindingen in een macromolecuul zorgen voor fexibiliteit van het
polymeer, doordat de atomen kunnen roteren --> het polymeer gaat conformaties
aan mbv warmte energie
- Noncovalente bindingen belangrijk voor functie en structuur van macromolecuul --
>zorgen voor stabiele conformatie --> bepaalt activiteit en interacties met
moleculen
- Verbreking noncovalente bindingen --> fexibiel en verliezen vaste conformatie en
daarmee functie
- Noncovalente bindingen;
o Electrostatic atractions: zwak in water door partiile ladingen water
o Hydrogen bonds: belangrijk vouwen polypeptide en DNA strengen
hechten
o Van der Waals atractions: elektrische aantrekking atomen, zwakker
dan hydrogen bonds, belangrijk aantrekking complementaire
macromoleculen
o Hydrophobic interaction: hydrofobe delen dicht op elkaar om
hydrofele interactie niet te belemmeren (H-bruggen), belangrijke rol
lipiden in membraan
- Covalente bindingen zorgen ervoor dat kleine moleculen zich hechten tot
macromoleculen en noncovalente bindingen zorgen ervoor dat macromoleculen met
elkaar hechten of kleine moleculen.
- Individuleel zijn noncovalente bindingen zwak, maar tussen macromoleculen die
goed hechten zorgen ze voor sterke aanhechting --> afankelijk aantal noncovalente
bindingen.
- Noncolvalent bindingen zorgen ervoor dat eiwiten als enzymen kunnen werken,
enzymsubstraat
Protein structure and function
- Eiwiten zijn de bouwstenen van een cel en zorgen voor vorm, structuur en voeren
veel functies uit ---> komen door de verschillende vormen die ze aannemen
o Enzymen; katalyseren vorming of verbreking van covalente bindingen
o Structural proteins; ondersteunen cel en weefsel (collageen, elastin, tubilin)
o Transport proteins; dragen kleine moleculen of ionen (hemoglobine)
o Motor proteins; regelen beweging in de cel en weefsel (kinesin en dynein)
o Storage proteins; bewaren aminozuren of ionen (ijzer)
o Signal proteins; dragen extracellulaire signalen van cel naar cel
(hormonen/insuline)
o Receptor proteins; nemen signalen waar en brengen over naar reactie
mechanisme (rhodopsin, licht waarnemen)
o Gene regulatory proteins; binden aan DNA om genen aan en uit te zeten
