Biochemie - deel I

soorten niet-covalente bindingen

• hydrofobe reacties:

  • hydrofobe/apolaire moleculen worden door water naar elkaar toegedreven

  • de associatie van een relatief hydrofoob molecule met een andere hydrofoob molecule

• lading-lading interacties

• dipoolinteracties: neutrale moleculen hebben een interne asymmetrische ladingsverdeling wat leidt tot aantrekking

• Moleculaire afstoting: wanneer buitenste orbitalen overlappen is er wederzijdse afstoting

Zwakke niet-covalente bindingen spelen een rol bij

• de stabilisatie van eiwitten en van nucleïnezuren

• Herkenningsreacties van een biopolymeer door een ander

• het binden van een substraat aan een enzym

wat is solvatatie?

= hydratatie

= het dissociëren van een sterk ionaire of polaire verbinding, dit kan plaatsvinden dankzij het polair karakter van water

er wordt een watermantel gevormd rond de opgeloste moleculen/ionen

wat is het hydrofoob effect?

de exclusie van apolaire substanties door water, bij het oplossen van apolaire verbindingen met water ontstaat er een oriëntatie zodanig dat de apolaire delen zo weinig mogelijk in contact staan met water → zorgt voor minder verstoring in het waterstofbruggennetwerk van water

wat zijn amfipatische moleculen, + vb.

moleculen met hydrofobe ketens en een polair/ionische uiteinden

detergenten zijn amfipatische moleculen zodat ze vlekken (vet, eiwit) kunnen verwijderen:

SDS: Sodium dodecylsulfaat
een synthetisch detergent met een polaire sulfaatgroep

toegepast als reiniger en schuimvormer in tandpasta

wat is een amfoliet

een molecule met zowel positieve als negatief geladen groepen (de AZ)

wat is een polyelektroliet?

een macromolecule die veel ladingen heeft van hetzelfde type (vb. DNA-strengen zijn negatief geladen)

Concept 1: chemische samenstelling van biomoleculen is beperkt. Leg uit.

Alle biomoleculen worden hoofdzakelijk opgebouwd door 4 primaire elementen: C, H, N , O

Concept 2: de cel is complex, maar geordend. Leg uit.

Er zit veel in een cel zodat de cel kan delen en blijven leven, dit zijn complexe mechanismen die veel verschillende moleculen vereisen. De cel heeft celorganellen die orde brengen in deze complexe mechanismen.

Concept 3: biomoleculen worden aan elkaar gehecht tot macromoleculen. Leg uit + voordelen.

een beperkt aantal bouwstenen worden op verschillende manieren gecombineerd om een grote variatie aan macromoleculen te bekomen. Er is sprake van een moleculaire economie: een modulaire opbouw van grote moleculen.

• beperkte hoeveelheid aan ruwe materialen/ bouwstenen nodig om te overleven

• informatie zit vervat in de volgorde van de bouwstenen in een keten

De cel is de basiseenheid van het leven: elke cel heeft…

• Dezelfde bouwstenen (DNA,RNA en eiwitten)

• Dezelfde genetische informatie (welke afgelezen wordt, varieert)

• Dezelfde metabolische paden

• dezelfde globale opbouw

De cruciale rol van water in de biochemie:

• water omringt de biomoleculen

• macromoleculen krijgen hun karakteristieke vorm na interactie met water

• de functies van biomoleculen, cellen en organismen worden bepaald door water, niet-covalente bindingen/ waterstofbruggen zijn belangrijk voor de functies (en zijn enkel mogelijk in waterig milieu)

Leven is enkel mogelijk in waterig milieu

• water is een solvent voor organische moleculen

vorming waterstofbrug

Watermoleculen zijn polair (hebben een dipool), waterstofbruggen worden gevormd tussen een partieel-positief waterstofatoom en een partieel-negatief zuurstofatoom

oplosbaarheid van moleculen in water is afhankelijk van

de ratio polaire tegenover apolaire groepen in een molecule

Wat is een gehydrateerd molecule/ion,

een molecule/ion dat omringd is door watermoleculen

elektrostatische interacties tussen macro-ionen:

macro-ionen met hetzelfde ladingsteken stoten elkaar af en blijven in oplossing

macro-ionen met een tegengesteld ladingsteken trekken elkaar aan, ze vormen een groter complex dat onoplosbaar wordt en het complex precipiteert

oplosbaarheid van eiwitten in functie van de pH

eiwitten bestaan uit een opgevouwen aminozuursequentie, het is de lading van de aminozuren dat de lading van het eiwit bepalen.

Bij een pH > pI: eiwit is negatief geladen: in een basische omgeving zijn er minder protonen aanwezig dan elektronen → AZ verliest proton en wordt negatief geladen
Bijgevolg is het gehele eiwit negatief geladen, de eiwitten stoten elkaar af en blijven in oplossing→ hoe groter de pH hoe hoger de oplosbaarheid

Bij pH=pI: pI is de pH op het iso-elektrisch punt: op dit punt is het eiwit netto neutraal (som van de ladingen van de AZ= 0), op dit punt stoten eiwitten elkaar niet af, maar gaan ze coaguleren en neerslaan

bij pH<PI: er zijn meer protonen dan elektronen aanwezig, het eiwit is netto positief geladen → afstoting, en blijven in oplossing

pH in een lysozoom

5

pH in het cytoplasma

7.4