Post on 07-Jun-2015
Celbiologie
Les 2: chemie van de cel
Inhoud
• Inleiding
• Polypeptiden, proteïnen en enzymen
• Nucleotiden en nucleïnezuren
• Sachariden
• Lipiden en membranen
Chemische elementen
Chemische bindingen
• Chemische reactiviteit van moleculenbetreft
– chemische bindingen
• Biologie van moleculenbetreft
– grootte– vorm– niet-covalente interacties met andere
moleculen
Chemische bindingen
• Welke chemische bindingen ken je?
Chemische bindingen
• Covalente binding
• Elektronegativiteit– E.N.O = 3,5
– E.N.H = 2,1
– E.N.C = 2,5
Chemische bindingen
• Ionbinding
= elektrostatische interacties tussen tegengesteld geïoniseerde groepen
Chemische bindingen
• Waterstofbruggen
= elektrostatische interactie tussen elektronnegatief atoom en waterstof gebonden op tweede elektronnegatief atoom
-N-H ----- O=C- -O-H----- O=C-
Waterstofbrug
Chemische bindingen
• Van der Waalsinteracties
= aantrekkingskrachten tussen groepen op korte afstand van elkaar
Chemische bindingen
• Hydrofobe interacties
= associaties tussen niet-polaire groepen onderling in waterige omgeving
Chemische bindingen
• Meerdere zwakke bindingen leveren samen sterke interacties
• Biologische herkenning = 3D-structuur met meervoudige zwakke bindingen
• Meerdere zwakke bindingen leveren samen sterke interacties
• Voorbeeld: proteïnestructuur
• Biologische herkenning = 3D-structuur met meervoudige zwakke bindingen
Chemie van water
• Teken de lewisstructuur
• Polaire molecule
• Waterstofbruggen
• Oplossen van ionen
Eigenschappen
• IJs drijft op water
• Hoge verdampings-warmte
• Sterke oppervlakte-spanning
• Hydrofoob effect
Zuren en basen
• Zuren geven H+ af.• Basen nemen H+ op.
OHHOH 2
HpH log• pH= 7 neutraal• 1<pH<6 zuur• 8<pH<14 alkalisch
Organische moleculen
• Bevatten koolstof
• Alcohol: bevat –OH
• Zuur: bevat carboxyl –COOH
• Amine: bevat –NH2
• Fosfaat: bevat –PO4=
• Aminozuur: bevat carboxyl en amine
Peptiden en proteïnen
• Aminegroep
• Carboxylgroep
• R-goep (restgroep, 20 verschillende aminozuren)
Peptiden en proteïnen
• Peptide-binding
• Animation of Peptide Bond Formation
Peptiden en proteïnen
• Peptide = twee of meer aminozuren aan elkaar gebonden door peptidebindingen
• Proteine of eiwit= lange ketens aminozuren aan elkaar gebonden door peptidebindingen
• Primaire structuur = volgorde van aminozuren
Primaire structuur
• Primaire structuur bepaald door DNA
• Gen = deel van DNA dat codeert voor genproduct– tRNA, rRNA, mRNA
• Primaire structuur bepaalt– Vorm– Fysische eigenschappen– Chemische eigenschappen
Secundaire structuur
• Waterstofbruggen vormen– Alfa-helix– Bèta-blad
Tertiaire structuur
• 3D functionele vorm– Disulfidebruggen (covalente binding)– Waterstofbruggen– Ionbindingen– Hydrofobe interacties
Quaternaire structuur
• Voorbeeld: antilichaam
Enzymen
• Metabolisme– Katabolisme– Anabolisme
= reacties gecontroleerd door enzymen
- Verhogen snelheid reacties
- Katalyseren reacties
Enzymen
• Actieve site• Substraat• Enzym-substraat complex• Verlagen activeringsenergie• Animation of Enzyme Reaction
Enzymen
• Apo-enzym + cofactor = holo-enzym• Cofactoren
– Ionen– Organische moleculen = co-enzymVoorbeelden– NAD+
– NADP+
– FAD– CoA
Enzymkarakteristieken
• Proteïnen (uitz. Ribozymen)
• Efficiënt: 1 tot 10 000 substraatmoleculen per seconde
• Onveranderd na reactie
• Zeer specifiek
Invloeden op enzymactiviteit
• Enzymconcentratie
• Substraatconcentratie
• Temperatuur
• pH
• Zoutconcentratie
DENATUREREN VAN ENZYMEN
Nucleotiden en nucleïnezuren
• Desoxyribonucleïnezuur (Deoxyribonucleic Acid, DNA)
• Double-stranded, dsDNA
• Helicaal
• Desoxyribonucleotidebouwstenen
Desoxyribonucleotide
– 5-koolstofbevattende suiker, desoxyribose
– een stikstofbevattende base
– een fosfaatgroep
Desoxyribose
• Kloksgewijs genummerd
Stikstofhoudende base
Fosfaatgroep
• DNA-polymerase
• Fosfodiester-binding
• 5’-uiteinde
• 3’-uiteinde
• Complemen-taire baseparingA-T
G-C
• Antiparallel
Nucleotiden en nucleïnezuren
• Ribonucleïnezuur (Ribonucleic Acid, RNA)
• Single-stranded, ssRNA
• Ribonucleotidebouwstenen
Ribose
• 2’ koolstof bevat OH-groep
• 1’ koolstof bevat de base
• 5’ koolstof bevat fosfaat
Stikstofhoudende base
Verschil RNA -DNA
• Enkelstrengig
• Uracil i.p.v. Thymine
• Ribose i.p.v. desoxyribose
• 3 verschillende types– rRNA, tRNA, mRNA
RNA
• boodschapper RNA (messenger RNA, mRNA) kopieert genetische informatie in DNA door
complementaire baseparing en draagt deze “boodschap” naar de ribosomen waar de proteïnen gemaakt worden.
• transfer RNA (tRNA) binden specifieke aminozuren , transfereren de aminozuren
naar de ribosomen en plaatsen de correcte aminozuren op de juiste plaats volgens de mRNA boodschap.
• ribosomaal RNA (rRNA) Vormen samen met de ribosomale proteïnen de ribosomale
subeenheden.
Adenosinetrifosfaat (ATP)
• Energierijke molecule
• Animation of ATP Formation
• 45 kg per dag – stockage 1g
• 10 milj. moleculen per seconde
Sachariden of koolhydraten
• Polyhydroxyaldehyden en polyhydroxyketonen– Meerdere hydroxylgroepen (alcoholgroepen)– Een carbonylgroep
• Aldehyde• Keton
• 2 enantiomeren
# C-atomen Categorie naam Relevante voorbeelden
3 Triose Glyceraldehyde, Dihydroxyaceton
4 Tetrose Erythrose
5 Pentose Ribose, Ribulose, Xylulose
6 Hexose Glucose, Galactose, Mannose, Fructose
7 Heptose Sedoheptulose
9 NonoseNeuraminezuur
ook siaalzuur genoemd
-D-glucose
Stoelconfiguratie
Glycosidische bindingen
Disachariden: sucrose, lactose, maltose
Oligosachariden
Polysachariden: glycogeen, zetmeel
• Glycolipiden
• Glycoproteïnen
Sucrose
• Suikerriet
• Suikerbiet
• Glucose+fructose-(1,2)-
glycosidische bindingen
Lactose
• Melk
• Galactose+glucose-(1,4)
glycosidische bindingen
Maltose
• zetmeel
• Glucose+glucose-(1,4)
glycosidische bindingen
Glycogeen en zetmeel
• Polymeer van glucose-(1,4) bindingen -(1,6) bindingen
• Glycogeen: opslag in dieren
• Zetmeel: opslag in planten
Lipiden en membranen
INHOUD
• Biologische functies
• Vetzuren
• Triacylglyceriden
• Fosfolipiden
Lipiden
• Biologische functies?– Structurele componenten
van membranen– Energiereserves– Sommige vitamines en
hormonen– Galzuren
Lipiden
• Welke?– Vetzuren– Triacylglyceriden– Fosfolipiden
Vetzuren
FUNCTIE: component van• Triacylglycerolen• FosfolipidenSTRUCTUUR• Lange-keten koolwaterstof• CarboxylgroepINDELING• Verzadigde vetzuren• Onverzadigde vetzuren
Vetzuren
Numeriek symbool
Triviale naam Structuur Opmerkingen
14:0 Myristinezuur CH3(CH2)12COOHDikwijls gebonden aan het N-uiteinde van
plasma membraan-geassociëerde cytoplasmatische proteïnen
16:0 Palmitinezuur CH3(CH2)14COOH Eindproduct van vetzuur synthese bij zoogdieren
16:19 Palmitoleïnezuur CH3(CH2)5C=C(CH2)7COOH
18:0 Stearinezuur CH3(CH2)16COOH
18:19 Oleïnezuur CH3(CH2)7C=C(CH2)7COOH
18:29,12 Linolzuur CH3(CH2)4C=CCH2C=C(CH2)7COOH Essentieel vetzuur
18:39,12,15 Linoleenzuur CH3CH2C=CCH2C=CCH2C=C(CH2)7COOH Essentieel vetzuur
20:45,8,11,14 Arachidonzuur CH3(CH2)3(CH2C=C)4(CH2)3COOH Precursor voor eicosanoide synthese
Triacylglyceriden
• Glycerol
• 3 vetzuren
• Esterbindingen
Fosfolipiden
• Glycerol
• 2 vetzuren
• 1 fosforzuur
• X = ethanolamine, choline, glycerol, serine, inositol
fosfatidinezuur