Hoofdstuk 1. De chemie van het leven Leven < materie < verbindingen < elementen.
-
Upload
lander-beckers -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
Transcript of Hoofdstuk 1. De chemie van het leven Leven < materie < verbindingen < elementen.
Hoofdstuk 1. De chemie van het leven
Leven < materie < verbindingen < elementen
Leven <Leven < materie < verbindingen < elementen< verbindingen < elementen
al wat gewicht heeft en ruimte inneemt
Leven < materie < verbindingen <Leven < materie < verbindingen < elementen
een stof die niet in anderestoffen kan ontbonden worden
[92 natuurlijk + 26 kunstmatig] < 25 voor het leven
zuurstof (O) : 65%
koolstof (C) : 18.5%waterstof (H) : 9.5%
stikstof (N) : 3.3%
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
• Calcium (Ca) : 1.5%
Calcium (Ca)
botvorming, bloedstolling, overdracht zenuwimpulsen
• belangrijk voor oa. :
• zit oa. in :
• ziektebeelden bij tekort :
fragiele beenderen, osteoporosis
kaas, melkproducten, sardientjes,sesamzaadjes
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
• Calcium (Ca) : 1.5%Calcium (Ca) : 1.5%• Fosfor (P) : 1.0 %
Fosfor (P)
vorming tanden en botten, vet- en eiwitmetabolisme
• belangrijk voor oa. :
• zit oa. in :
• ziektebeelden bij tekort :
chocolade, zemelen, granen, soya,vis, eieren, kaas, vlees, melkproducten, noten
onvolgroeide botten, tanden
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
• Calcium (Ca) : 1.5%Calcium (Ca) : 1.5%• Fosfor (P) : 1.0 %Fosfor (P) : 1.0 %• Kalium (K) : 0.4 %
Kalium (K)
spierwerking, overdracht zenuwimpulsen, eiwit-metabolisme
• belangrijk voor oa. :
• zit oa. in :
• ziektebeelden bij tekort :
groenten, fruit (bananen !), brood, vis, melk,…
verstoorde spierwerking, hartritmestoornissen, Verstoorde waterhuishouding
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
• Calcium (Ca) : 1.5 %Calcium (Ca) : 1.5 %• Fosfor (P) : 1.0 %Fosfor (P) : 1.0 %• Kalium (K) : 0.4 %Kalium (K) : 0.4 %• Zwavel (S) : 0.3 %• Natrium (Na) : 0.2 %• Chloor (Cl) : 0.2 %• Magnesium (Mg) : 0.1 %
Magnesium (Mg)
onderdeel van vele enzymen (energietransport)werking spieren en zenuwen
• belangrijk voor oa. :
• zit oa. in :
• ziektebeelden bij tekort :
krampen
granen, groenten, noten
overige elementen
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
• Calcium (Ca) : 1.5 %Calcium (Ca) : 1.5 %• Fosfor (P) : 1.0 %Fosfor (P) : 1.0 %• Kalium (K) : 0.4 %Kalium (K) : 0.4 %• Zwavel (S) : 0.3 %Zwavel (S) : 0.3 %• Natrium (Na) : 0.2 %Natrium (Na) : 0.2 %• Chloor (Cl) : 0.2 %Chloor (Cl) : 0.2 %• Magnesium (Mg) : 0.1 %Magnesium (Mg) : 0.1 %
+ spoorelementen (< 0.01%)
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%)
• boor (B)• chroom (Cr)• kobalt (Co)• koper (Cu)• fluor (F)• jood (I)• ijzer (Fe)• mangaan (Mn)• selenium (Se)• zink (Zn)• ....
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%)
• boor (B)boor (B)• chroom (Cr)chroom (Cr)• kobalt (Co)• koper (Cu)koper (Cu)• fluor (F)fluor (F)• jood (I)jood (I)• ijzer (Fe)ijzer (Fe)• mangaan (Mn)mangaan (Mn)• selenium (Se)selenium (Se)• zink (Zn)zink (Zn)• ........
onderdeelvitamine B-12
bloedarmoedeontregeling zenuwstelsel
micro-organismen,dierlijke producten
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%)
• boor (B)boor (B)• chroom (Cr)chroom (Cr)• kobalt (Co)kobalt (Co)• koper (Cu)koper (Cu)• fluor (F)• jood (I)jood (I)• ijzer (Fe)ijzer (Fe)• mangaan (Mn)mangaan (Mn)• selenium (Se)selenium (Se)• zink (Zn)zink (Zn)• ........
cariës
zeezout, vis,leidingswater
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%)
• boor (B)boor (B)• chroom (Cr)chroom (Cr)• kobalt (Co)kobalt (Co)• koper (Cu)koper (Cu)• fluor (F)fluor (F)• jood (I)• ijzer (Fe)ijzer (Fe)• mangaan (Mn)mangaan (Mn)• selenium (Se)selenium (Se)• zink (Zn)zink (Zn)• ........
vorming schildklierhormonen
krop, mentale retardatie, geremde groei, haaruitval,
vertraagde reflexen, droge huid
gejodeerd zoutzeevruchten
Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%)
• boor (B)boor (B)• chroom (Cr)chroom (Cr)• kobalt (Co)kobalt (Co)• koper (Cu)koper (Cu)• fluor (F)fluor (F)• jood (I)jood (I)• ijzer (Fe)• mangaan (Mn)mangaan (Mn)• selenium (Se)selenium (Se)• zink (Zn)zink (Zn)• ........
onderdeel systemen zuurstofopname
bloedarmoede
chocolade, zemelen, corn-flakes,muesli, mosselen, gist, hart,
lever, noten
Leven < materie <Leven < materie < verbindingen < elementen< elementen
stof bestaande uit tweeof meer elementen
Natrium (Na)
Chloor (Cl)
Natriumchloride (NaCl)
Verbindingen
covalente binding
H H
H - H structuurformule
H2 molecuulformule
Verbindingen
O
dubbele covalente bindingO = O
02
Verbindingen
O
twee covalente bindingenH20
H
H
Verbindingen
C H
H
H
H
vier covalente bindingenCH4
Verbindingen
• covalente bindingen• nonpolaire covalente bindingen (vb: O2, CH4)• polaire covalente bindingen (vb : H20)
O
H
H
Verbindingen
• covalente bindingencovalente bindingen• ionische bindingen
NaCl
Verbindingen
• covalente bindingencovalente bindingen• ionische bindingen
Na+
Cl-
Natriumion(een kation)
Chloorion(een anion)
Natriumchloride (NaCl)
Verbindingen
• covalente bindingencovalente bindingen• ionische bindingenionische bindingen• waterstofbindingen O
H
H
OH
C
H
H
waterstofbinding
Verbindingen
• covalente bindingencovalente bindingen• ionische bindingenionische bindingen• waterstofbindingenwaterstofbindingen• Van der Waalskrachten
zendende cel
ontvangende cel
signaalmolecule
receptormolecule
synaps
Vorm en functie van moleculen
vorm molecule ~ orbitalen
H2, O2 : lineair
H20 : V-vormig
CH4 : tetrahedron
Vorm en functie van moleculen
endorfinemorfine
CHO
NS
Chemische reacties
2 H2 + 02 2 H20
reagentia product
3 H2 + N2 2 NH3
chemisch evenwicht
De moleculen van het leven
• Water
Water : eigenschappen
• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen
Water : eigenschappen
• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen• hoge specifieke warmte (buffer)• hoge verdampingswarmte
Water : eigenschappen
• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen• hoge specifieke warmte (buffer)• hoge verdampingswarmte • lagere densiteit in vaste toestand
Water : eigenschappen
• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen• hoge specifieke warmte (buffer)• hoge verdampingswarmte • lagere densiteit in vaste toestand• uitstekende solvent
Water : dissociatie
2 H20 H30+ + OH-
H20 H+ + OH-
zuren : verhogen de concentratie H+-ionen
HCl H+ + Cl-
basen : verlagen de concentratie H+-ionen
NaOH Na+ + OH-
Water : de pH-schaal pH = -log[H+]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
maagzuur, citroenzuur
azijn, bier, wijn, cola
tomatensapzwarte koffieregenwaterurine
zuiver watermenselijk bloed
zeewater
huishoudelijk ammoniak
huishoudelijk bleekmiddel
schoonmaakproducten oven
[H+] = [OH-]
[H+] > [OH-]
[H+] < [OH-]
7menselijk bloed
[H+] = [OH-]
[H+] > [OH-]
[H+] < [OH-]
H2CO3 HCO3- + H+
bij stijging pH
bij stijging pH
Water : buffers
Water : zure regen (pH < 5.6)
De moleculen van het leven
• WaterWater• Koolhydraten
• Suikers• Polysacchariden
polymeer
monomeren
Koolhydraten : suikers
•Structuur
monosacchariden : (CH20)x
HO
C
C
C
C
C
C
H
OH
OH
OH
OH
OH
H
H
H
H
H
C
C O
C
CC
H
HH
OH
OH
OH
H
CH2OH
OH
H
glucose
Koolhydraten : suikers
•Structuur
monosacchariden : (CH20)x
hexosen (glucose, galactose, fructose)
pentosen (ribose, ribulose)
fr
Koolhydraten : suikers
•Structuur
monosaccharidendisacchariden
gl glO maltose
Ogl sucrose
gl galO lactose
Koolhydraten : suikers
•Functies
• energiebron• bouwstenen voor aminozuren, vetzuren, ...
Koolhydraten : polysacchariden
•Structuur
amylose amylopectine glycogeen
Koolhydraten : polysacchariden
•Functies
• opslag van suikers
planten : zetmeel
Koolhydraten : polysacchariden
•Functies
• opslag van suikers
planten : zetmeel dieren : glycogeen
• energiebronenergiebron• structurele ondersteuning
Koolhydraten : polysacchariden
•Functies
planten : cellulose
globale productie = 100 000 000 000 ton/jaar
• energiebronenergiebron• structurele ondersteuning
Koolhydraten : polysacchariden
•Functies
planten : cellulose dieren : chitine
De moleculen van het leven
• WaterWater• KoolhydratenKoolhydraten• Lipiden
• Vetten• Fosfolipiden• Steroïden
Lipiden : vetten
•Structuur
niet-polaire, dus hydrofobe staarten
Lipiden : vetten
•Structuur
onverzadigde vetzuren
Lipiden : vetten
•Structuur
Lipiden : vetten
•Structuur
verzadigde vetzuren
Lipiden : vetten
•Structuur
Lipiden : vetten
•Functies
• energieopslag
Lipiden : fosfolipiden
•Structuur
vetzuren
glycerolfosfaatgroep
hydrofiele kop hydrofobe staart
Lipiden : fosfolipiden
•Structuur
hydrofiele kop
hydrofobe staart
micellewater
Lipiden : fosfolipiden
•Structuur
water
fosfolipiden ‘bilayer’
Lipiden : fosfolipiden
• Functies
• membranen
Lipiden : steroïden
• Structuur
HO
CH3
CH3 CH3
CH3H3C
cholesterol
Lipiden : steroïden
• Functies
• precursor van sexhormonen (testosteron, oestrogenen)
• precursor vitamine D, gal
• veroorzaakt artherosclerose
De moleculen van het leven
• WaterWater• KoolhydratenKoolhydraten• LipidenLipiden• Eiwitten (=proteïnen)
Eiwitten
polymeer
monomeren
• Structuur
polypeptide
aminozuren
H3N+ C C
H
H
O
O-
glycine (Gly)
Eiwitten
• Structuur
Glycine (Gly) Threonine (Thr)Alanine (Ala) Cysteine (Cys)Valine (Val) Tyrosine (Tyr)Leucine (Leu) Asparagine (Asp)Isoleucine (Ile) Glutamine (Gln)Methionine (Met) Aspartinezuur (Asp)Phenylalanine (Phe) Glutaminezuur (Glu)Tryptofan (Trp) Lysine (Lys)Proline (Pro) Arginine (Arg)Serine (Ser) Histidine (His)
aminozuren
Eiwitten
• Structuur
• primaire structuur
Val-His-Leu-Thr-Pro- Glu-Glu-...1 2 3 4 5 6 7 146
Val-His-Leu-Thr-Pro-Val - Glu-...1 2 3 4 5 6 7 146
Eiwitten
• Structuur
• primaire structuurprimaire structuur• secundaire structuur
Eiwitten
• Structuur
• primaire structuurprimaire structuur• secundaire structuursecundaire structuur• tertiaire structuur
Eiwitten
• Structuur
• primaire structuurprimaire structuur• secundaire structuursecundaire structuur• tertiaire structuur• quaternaire structuur
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuning
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuning
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuningstructurele eiwitten : ondersteuning• opslageiwitten : opslaan van aminozuren
eiwit: ovalbumine melk: caseïne
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuningstructurele eiwitten : ondersteuning• opslageiwitten : opslaan van aminozurenopslageiwitten : opslaan van aminozuren• transporteiwitten : transporteren
hemoglobine membraaneiwitten
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuningstructurele eiwitten : ondersteuning• opslageiwitten : opslaan van aminozurenopslageiwitten : opslaan van aminozuren• transporteiwitten : transporterentransporteiwitten : transporteren • hormonale eiwitten : coördinatie
vb: insuline
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuningstructurele eiwitten : ondersteuning• opslageiwitten : opslaan van aminozurenopslageiwitten : opslaan van aminozuren• transporteiwitten : transporterentransporteiwitten : transporteren • hormonale eiwitten : coördinatiehormonale eiwitten : coördinatie• contractiele eiwitten : beweging
Eiwitten
• Functies
• structurele eiwitten : ondersteuningstructurele eiwitten : ondersteuning• opslageiwitten : opslaan van aminozurenopslageiwitten : opslaan van aminozuren• transporteiwitten : transporterentransporteiwitten : transporteren • hormonale eiwitten : coördinatiehormonale eiwitten : coördinatie• contractiele eiwitten : bewegingcontractiele eiwitten : beweging• receptoreiwitten : ontvangen signalen• defensieve eiwitten : verdediging cellen• enzymatische eiwitten : bevorderen reacties
De moleculen van het leven
• WaterWater• KoolhydratenKoolhydraten• LipidenLipiden• Eiwitten (=proteïnen)Eiwitten (=proteïnen)• Nucleïnezuren
• DNA desoxyribonucleic acid• RNA ribonucleic acid
Nucleïnezuren
• Structuur
polymeer
monomerennucleotiden
polynucleotideketen
Nucleïnezuren
• Structuur
OO-
P
O
O-
fosfaatgroep
OCH2
pentosesuiker
base
Nucleïnezuren
• Structuur
CN
C
CH
CHNH
NH2
O
cytosine
CHN
C
C CH3
CHNH
O
O
thymine
CHN
C
CH
CHNH
O
O
uracil
CN
HC
CH
CNH
NH2
N
CH
NH
adenine
CN
C
CH
CNH
N
CH
NH
O
NH2
guanine
pyrimidinen :
purinen :
CN
C
CH
CHNH
NH2
O
cytosine
CHN
C
C CH3
CHNH
O
O
thymine
CHN
C
CH
CHNH
O
O
uracil
CN
HC
CH
CNH
NH2
N
CH
NH
adenine
CN
C
CH
CNH
N
CH
NH
O
NH2
guanine
Nucleïnezuren
• Structuur
DNA RNA
suiker+fosfaatgroepen
basen
A-TG-C
Nucleïnezuren
• Structuur
DNA
dubbele helix
Nucleïnezuren
• Functies
• opslag genetische informatie• replicatie• synthese RNA• synthese eiwitten
DNA :
RNA : • informatie-overdracht• transport
Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingenChemische elementen en verbindingen• Moleculen van het levenMoleculen van het leven• Celmetabolisme
pathways : anabole en katabole
ATP-cyclus
• mechanische arbeid
ATP-cyclus
• mechanische arbeidmechanische arbeid• transport
ATP-cyclus
• mechanische arbeidmechanische arbeid• transport
ATP-cyclus
• mechanische arbeidmechanische arbeid• transport
ATP-cyclus
• mechanische arbeidmechanische arbeid• transporttransport• chemische arbeid
+ E
adenine
ribose fosfaatgroepen
+H20
ATP
+ + E
ADP
ATP-cyclus
ATP-cyclus
ATPADP
één werkende spiercel : 10 000 000 ATP s-1
Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingenChemische elementen en verbindingen• Moleculen van het levenMoleculen van het leven• Celmetabolisme
• ATP-cyclusATP-cyclus• Enzymen
Enzymen
sucrose glucose + fructosesucrase
Enzymen
sucrose
sucrase
actieve site
Enzymen
Enzymen
glucose
fructose
Enzymen
• temperatuurs- en pH-gevoelig• cofactoren, co-enzymen• inhibitoren competitieve inhibitoren
niet-competitieve inhibitoren
Enzymen
enzyme
substraat
Enzymen
enzyme
competitieve inhibitor
Enzymen
enzyme
Enzymen
niet-competitieveinhibitor
enzyme
Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingenChemische elementen en verbindingen• Moleculen van het levenMoleculen van het leven• Celmetabolisme
• ATP-cyclusATP-cyclus• EnzymenEnzymen• Controle van het metabolisme
aan en afzettengenen
regelingactiviteitenzymen
lokatieenzymen