H1: De chemie van de levende dingen Flashcards
Het watermolecule is een polaire molecule omdat…
- H-atomen en O-atoom delen elektronen en die verdeling is oneven
- De elektronen hebben meer kans om dichter bij het O-atoom aangetrokken te worden (trekt elektronen harder aan)
- De oneven verdeling zorgt ervoor dat de zuurstofkant van het molecule gedeeltelijk positief is en de waterstofkant van het molecule gedeeltelijk negatief is
Watermolecule is in zijn geheel elektrisch neutraal
Door het principe dat tegengestelde elkaar aantrekken, zullen watermoleculen zich steeds zo ordenen dat de positieve kant van de ene molecule gericht is naar de negatieve kant van de andere molecule (verbonden door H-bruggen)
Uit welke elementen bestaat 99% van het lichaamsgewicht?
- Zuurstof
- Koolstof
- Waterstof
- Natrium
- Calcium
- Fosfor
Waarom zijn deze elementen zo belangrijk?
Ze zijn stabiel en vormen gemakkelijk ionen waardoor ze met andere elementen kunnen verbinden en de levensmoleculen vormen
Welke eigenschappen van water zijn belangrijk voor levende organismen?
- Water is een uitstekend oplosmiddel
- Water is een vloeistof bij kamertemperatuur
- Water kan warmte-energie absorberen en vasthouden
- Water verbruikt warmte-energie bij verdamping
- Water is een element in belangrijke chemische reacties
Oplosmiddel
Vloeistof waarin andere substanties oplossen
Opgeloste stof
Elke opgeloste substantie
Voorbeeld van een oplosreactie met NaCl (zoutkristallen)
Zout bestaat uit herhalende patronen van natrium en chloride ionen die worden samengehouden door ionische bindingen.
Als Nacl in water komt:
1. Na+ en Cl- ionen worden uit elkaar getrokken
2. De polaire watermoleculen gaan meteen rond de ionen zitten waardoor ze tegengehouden worden om opnieuw te binden
3. De watermoleculen gaan rond de ionen zitten volgens de regel dat tegengestelden aangetrokken worden
Hydrofiel
Polaire moleculen die aangetrokken zijn tot water en er makkelijk met interacteren (bv: NaCl)
Hydrofoob
Niet-polaire, neutrale moleculen die niet interacteren met water en niet oplossen (bv: olie)
Voorbeeld van hydrofobe molecule
Olie
Wanneer water en olie mixen vormen de waterstof moleculen waterstofbruggen met elkaar, hierdoor wordt de olie uitgesloten van de regio die wordt ingenomen door het water. Als gevolg worden het water en de olie gescheiden van elkaar.
Water
tussen 0-100°C is er voldoende warmte-energie om sommige H-bruggen te breken, er is thermische beweging
ijs
Onder 0°C is er niet meer voldoende warmte-energie en er worden stabiele, onveranderde lattice structuren gevormd
Waterdamp
Boven 100°C zijn alle H-bruggen gebroken en verdwijnen de watermoleculen in de lucht als gas
Water is een uitstekend middel om opgeloste stoffen doorheen ons lichaam te vervoeren en om lege ruimtes te vullen. Geef voorbeelden
- Bloed (90% water) heeft als primaire functie het transporteren van zuurstof en voedingsstoffen naar alle levende cellen en transporteren celafval weg van cellen
- Water vult onze cellen en het bezet de ruimtes tussen de cellen
Binnenkant van de cel
Intracellulaire ruimte
Ruimtes tussen de cellen
De intercellulaire ruimte
Waarom is de 4de eigenschap van water zo belangrijk?
Water kan een grote stijging van de lichaamstemperatuur vermijden wanneer er overtollige warmte wordt geproduceerd. Het houdt ook warmte goed bij wanneer er gevaar bestaat voor te veel warmte verlies.
Ons lichaam wekt warmte energie op tijdens stofwisseling. meestal wekken we meer warmte op dan we nodig hebben om een constante lichaamstemperatuur van 37°C te behouden, dus het vermogen om warmte te verliezen is belangrijk voor onze overleving. Te warm of te koud kan de dood tot gevolg hebben.
Wat gebeurd er wanneer de covalente bindingen tussen waterstof en zuurstof verbroken worden?
De elektron van één H-atoom wordt volledig verplaatst naar de O-atoom.
De watermolecule breekt in 2 ionen: een waterstofion (H+) en een waterstofoxide ion (OH-)
Een zuur
Bevat meer H+ ionen dan neutraal water (pH <7)
Een base
Bevat minder H+ ionen dan neutraal water (pH >7)
De pH-schaal
Een meting van de concentratie aan H+ ionen in een oplossing
Schaal van 0-14 met pH 7 voor neutraal water
Elke sprong van 1 eenheid in pH= 10-voudige sprong in waterstofconcentratie in de tegengestelde richting
Waarom is het belangrijk dat de pH waarde constant blijft.
(bv in bloed = pH 7.4)
Het is belangrijk om de zelfregulering van deze lage concentratie waterstofionen te behouden, omdat waterstofionen klein, mobiel, positief geladen en zeer reactief zijn. Ze zijn geneigd om andere positieve ionen in moleculen te verplaatsen. Als dit gebeurt, veranderen ze de moleculaire structuur en het vermogen van het molecuul om goed te functioneren. Veranderingen in de pH van lichaamsvloeistoffen kunnen beïnvloeden hoe de moleculen getransporteerd worden doorheen het membraan en hoe snel bepaalde chemische reacties plaatsvinden. Ze kunnen zelfs de vorm van de proteïnen veranderen, deze zijn structurele elementen van de cel
Buffer
Elke substantie die ervoor zorgt dat veranderingen in de pH, die normaal bij toevoegen van een zuur of een base zou optreden, tegengehouden worden.
Paren van verwante moleculen met tegengestelde effecten
Zuurvorm van een buffer
doneert H+ ionen wanneer een base toegevoegd wordt. Minimaliseert stijging pH
Basevorm van een buffer
accepteert H+ ionen wanneer een zuur toegevoegd wordt. Val van PH minimaliseren
Een voorbeeld van een buffer
Bicarbonaat en carbonzuur
Organische moleculen
Moleculen die koolstof en andere elementen bevatten, samengehouden door een covalente binding
Macromoleculen
Organische moleculen met onbeperkte grootte, bestaan uit duizend/miljoenen smallere moleculen
Dehydratie synthese
Kleinere moleculen (subeenheden) worden toegevoegd via covalente bindingen. Elke keer als een subeenheid toegevoegd wordt, wordt het equivalent van een watermolecule verwijdert.
De subeenheden zijn afkomstig van voedsel en biochemische reacties van het lichaam. Er is energie nodig voor het maken van macromoleculen
Hydrolyse
Afbreken van macromoleculen. Het equivalent van een watermolecule wordt toegevoed elke keer wanneer een covalente binding tussen twee enkele subeenheden uit de ketting verbroken wordt.
Energie wordt vrijgegeven bij het afbreken van macromoleculen (gestockeerd in de covalente bindingen tussen atomen)
Benoem de 4 klasse vn macromolecules
- koolhydraten
- lipiden
- proteïne
- Nucleinezuren
Wat is de opbouw van koolhydraten ( of suikers)?
Ruggengraat van C-atomen met H en O aan gehecht in dezelfde proportie als ze voorkomen in water
Wat is de functie van koolhydraten
Energie voor levende organismen en planten gebruiken cellulose als structurele omgeving
Monosaccharides
simpelste vorm van koolhydraten, ringvormige structuur die bestaat uit C, O en H in een 1-2-1 verhouding
Benoem de 5 meest belangrijke monosaccharides in mensen
Ribose
Deoxyribose
Glucose
Galactose
Fructose
Ribose
5 ring
Deoxyribose
5 ring + heeft 1 zuurstofatoom minder dan ribose
Glucose
6 ring + is belangrijke bron van energie voor cellen. Wanneer er meer energie ter beschikking is dan er direct gebruikt kan worden, kunnen glucose moleculen samengebracht worden met andere moleculen door dehydratatie synthese om zo langere koolhydraat moleculen te vormen
Fructose
6 ring
Galactose
5 ring
Wordt gevormd door hydrolyse van melksuiker met verdunde zuren (bv: tijdens spijsvertering)
Disaccharide
bestaat uit maar 2 monosacchariden
Sucrose
glucose + fructose (=tafelsuiker)
Lactose
Glucose + galactose
Maltos
Glucose + glucose
Oligosaccharides
Korte ketens van monosaccharidees gevormd door dehydratie synthese
Benoem enkele oligosaccharides
Sucrose
lactose
Maltose
Glycoproteïne
Polysaccharides
Complexe koolhydraten waarbij doormiddel van dehydratie synthese duizende monosaccharides samengevoegd worden in rechte of vertakte ketens
Lipiden (of vetten)
Triglycerides
Gesynthetiseerd van een glycerol molecule en 3 vetzuurstaarten
benoem de 3 klasse van lipiden
- tryglycerides
- phospholipiden
- steroïden
Verzadigde vetten
Enkele bindingen tussen C in de staart, rechte staarten, vast bij kamertemperatuur, dierlijke vetten
Onverzadigde vetten
één of meer atomen met een dubbele binding tussen C in de staart, vloeibaar bij kamertemperatuur
Phospholipiden
Gemodificeerde vorm van lipiden en primaire structurele componenten van celmembranen
Wat is de speciale eigenschap van phospholipiden?
Door geladen uiteinde is het ene uiteinde molecule oplosbaar in water en het ander uiteinde neutraal en relatief onoplosbaar
Steroïden
Opmerkelijke andere structuur, bestaat uit een ruggengraat van 3 6-ledige koolstofringen en 1 5-ledige koolstofring waaraan een willekeurige aantal verschillende groepen kan bevestigd worden.
Essentieel structureel onderdeel van verschillende hormonen zoals oestrogeen en testosteron
Cholesterol
Hoge niveaus van steroïden in bloed
Proteïnen of eiwitten
Macromoleculen die opgebouwd zijn uit lange reeksen aminozuren (20 verschillende)
Verschillend in lading en structuur beïnvloeden de vorm en functies van eiwitten die daaruit opgebouwd zijn.
Mens kan er zelf 11 maken maar haalt ze voornamelijk uit voedsel
Polypeptiden
Enkele reeksen van 3 tot 100 aminozuren aaneengemaakt d.m.v dehydratie synthese
Eiwit
Polypeptide langer dan 100 aminozuren en met complexere structuur en functie
Denaturatie
Eiwitstructuur kan permanent beschadigd geraken door veranderingen in T op pH, wat leidt tot verlies van biologische functie
Eiwitstructuren die de functie van het proteïne bepalen
- Primaire structuur
- Secundaire structuur
- Tertiaire structuur
- Quartaire structuur
Primaire structuur
Weergegeven door de aminozuursequentie
Secundaire structuur
Beschrijft hoe de keten van aminozuren in de ruimte is georiënteerd
–> Alpha helix en beta sheet
Alpha helix
Rechtste spiraal gestabiliseerd door H-bruggen tussen aminozuren op regelmatige afstand
Beta sheet
Twee primaire sequenties van aminozuren verbonden door H-bruggen
Tertiaire structuur
Hoe het eiwit draait en vouwt tijdens of na de sunthese
Quartaire structuur
Aantal polypeptides waaruit het eiwit bestaat en hoe deze met elkaar associëren
Enzymen
Een eiwit dat als biologische katalysator fungeert
–> De snelheid van chemische reacties verhogen zonder deel te worden)
Enzymen kunnen als eiwit van vorm veranderen
Voegt op deze manier moleculen samen of breekt ze uit elkaar
Proces: Enzym neemt twee reactanten en verandert deze in één of meer producten
Belang van enzym die van vorm veranderen?
Reden dat we glycogeen en zetmeel kunnen verteren en cellulose niet
Nucleïnezuren
Lange ketens die subeenheden bevatten die bekend staan als nucleotiden
Wat zijn de twee soorten nucleïnezuren
- DNA of deoxyribonucleïnezuur
- RNA of ribonucleïnezuur
DNA
Het genetische materiaal in levende wezens en stuurt alles wat de cel doet (organisatieplan en de instructies om het plan uit te voeren)
RNA
Verantwoordelijk voor de uitvoering van de instructies van DNA en voor het reguleren van de activiteit van DNA zelf (sommige gevallen)
Bij sommige virussen is RNA het genetisch materiaal
Wat is het belang van nucleïnezuren
DNA bevat de instructies voor het produceren van RNA
RNA bevat de instructies voor het produceren van eiwitten
Eiwitten sturen het grootste deel van de levensprocessen
Uit welke 4 stikstofbezittende basismoleculen bestaan RNA en DNA?
Adenine A
Thymine T
Cytosine C
Guanine G
Uit wat bestaat DNA
twee ineengestrengelde strengen nucleotiden die bij elkaar worden gehouden door zwakke H-bruggen
De volgorde van de ene streng bepaalt de volgorde van de andere door A-T en C-G
De code voor het maken van een specifieke proteïne zit in 1 streng van het DNA.
Waarom wordt DNA getranscripeerd op RNA
Om de functie te kunnen uitvoeren
Uit wat bestaat RNA
slechts 1 streng en is korter omdat het maar een deel van het DNA bevat
Thymine wordt vervangen door Uracil
Adenosinetrifosfaat of ATP
Identiek aan het adenine bevattende nucleotide in RNA, maar ATP bezit 2 extra fosfaatgroepen.
= universele energiebron voor cellen omdat de bindingen tussen de fosfaatgroepen veel potentiële energie bevatten
Leg uit hoe ATP cellen van energie voorziet
Als een cel energie nodig heeft, breekt deze de band tussen de buitenste cellen van 2 fosfaatgroepen (de zwakte binding).
Bij afbraak ontstaat ADP of adenosinedifosfaat, een anorganische fosfaatgroep en energie
ATP kan opnieuw worden gevormd door P opnieuw te bevestigen en ADP
P is afkomstig uit voedsel of de afbraak van energieopslagmoleculen zoals glycogeen of vet
