Chemie van Essentiële Elementen

Waterstof is een belangrijk element in het menselijk lichaam, dat ongeveer 6,000% van het totale lichaamsgewicht uitmaakt.

Zuurstof is een essentiële component in het menselijk lichaam, goed voor ongeveer 39,000% van het totale lichaamsgewicht.

Stikstof is een belangrijk element in het lichaam, verantwoordelijk voor ongeveer 2,000% van het totale lichaamsgewicht. Het wordt vooral gevonden in proteïnen.

Calcium is een belangrijk mineraal in ons lichaam, goed voor ongeveer 1,300% van het totale lichaamsgewicht. Het is een essentiële component van botten en tanden.

Fosfor is een essentieel mineraal aanwezig in ons lichaam, goed voor ongeveer 0,690% van het totale lichaamsgewicht. Het is belangrijk voor energieproductie en de vorming van botten en tanden.

Kalium, dat ongeveer 0,200% van het totale lichaamsgewicht uitmaakt, is een belangrijk mineraal in de cellen. Het speelt een belangrijke rol in de waterbalans en zenuwfunctie.

Zwavel, dat ongeveer 0,200% van het totale lichaamsgewicht uitmaakt, is een essentieel mineraal voor de structuur van proteïnen.

Natrium is een essentieel mineraal dat in het lichaam vooral buiten de cellen voorkomt. Het is belangrijk voor de regulering van het vochtgehalte in het lichaam.

Chloor is een essentieel mineraal dat in het lichaam vooral buiten de cellen voorkomt. Het speelt een belangrijke rol in de regulering van de zuur-base balans en de elektrische lading in het lichaam.

Magnesium is een essentieel mineraal dat vooral in beenderen wordt gevonden. Het is belangrijk voor de spier- en zenuwfunctie en is betrokken bij verschillende belangrijke chemische reacties in het lichaam.

IJzer is een essentieel mineraal dat een belangrijke rol speelt in de zuurstoftransport in het lichaam. Het is ook betrokken bij verschillende belangrijke chemische reacties.

De coördinatiesfeer is de ruimte rondom een centraal metaalion waar liganden zich bevinden. De eerste coördinatiesfeer is de laagste laag, direct grenzend aan het centraal metaalion.

Donoratomen zijn atomen die elektronen paren delen met een centraal metaalion om een coördinatieve binding te vormen. Deze atomen bevinden zich in de coördinatiesfeer.

Het coördinatiegetal is het aantal donoratomen dat rechtstreeks aan het centraal metaalion is gebonden in zijn eerste coördinatiesfeer.

Een ligand is een molecuul of ion dat kan binden aan een centraal metaalion via een donoratoom. Liganden bevinden zich in de coördinatiesfeer.

Een monodentaat ligand is een ligand dat één donoratoom heeft dat kan binden aan een centraal metaalion.

Een polydentaat ligand, ook wel chelaat genoemd, is een ligand met meerdere donoratomen die kunnen binden aan een centraal metaalion.

Een bidentaat ligand is een type polydentaat ligand met twee donoratomen.

Een coördinatiecomplex is een complex ion dat bestaat uit een centraal metaalion omringd door liganden.

Een chemische binding tussen een metaalion en een ligand, waarbij het ligand een elektronenpaar aan het metaalion doneert.

Een atoom of ion dat elektronenpaarden accepteert of opneemt van liganden.

Een coördinatieverbinding of een complex-ion bestaat uit een centraal metaalatoom of -ion dat omringd is door een aantal liganden.

Een binding tussen een metaalion en een ligand met een gedeeltelijk ionair karakter. Het bindende elektronenpaar is afkomstig van het ligand.

Een stof die elektronenpaarden kan opnemen en daardoor als een 'zuur' kan reageren.

Een stof die elektronenpaarden kan afstaan en daardoor als een 'base' kan reageren.

Een coördinatieverbinding waar een centraal ion of atoom verbonden is met vier coördinatiebindingen.

Een coördinatieverbinding waar een centraal ion of atoom verbonden is met twee coördinatiebindingen.

Een coördinatieverbinding waar een centraal ion of atoom verbonden is met zes coördinatiebindingen.

Een binding tussen een atoom met een hoge elektronegativiteit, zoals zuurstof of stikstof, en een atoom met een lage elektronegativiteit, zoals waterstof. Door het verschil in elektronegativiteit zit de elektronenwolk meer bij het elektronegatieve atoom. Hierdoor krijgt het elektronegatieve atoom een partiële negatieve lading (δ-) en het andere atoom een partiële positieve lading (δ+).

Een molecuul dat twee tegenovergestelde ladingen heeft, met een positieve en een negatieve pool. Dit ontstaat door dipolaire bindingen.

Een complex is een molecuul bestaande uit twee of meer verschillende componenten die aan elkaar zijn gebonden door zwakke krachten, zoals dipolaire bindingen of waterstofbruggen. De componenten van een complex zijn vaak een metaalion en een organisch molecuul.

De capaciteit van een ligand om te binden aan een metaalion. Hoe sterker de affiniteit, hoe stabieler de binding tussen ligand en metaalion.

Myoglobine en hemoglobine zijn eiwitten die zuurstof binden. Ze bevatten een heemgroep, een complex van een porfyrine ring en een ijzeratoom. De heemgroep is de site waar zuurstof wordt gebonden.

De vorm van myoglobin en hemoglobine verandert wanneer ze zuurstof binden. Dit is een reversibele binding, wat betekent dat zuurstof kan worden gebonden en losgelaten.

De vorm van myoglobine en hemoglobine verandert wanneer ze zuurstof binden. Deze verandering is cruciaal voor het transport van zuurstof in het lichaam.

De heemgroep is een complex van porfyrine en ijzer. Het is een essentiële component in myoglobine en hemoglobine, omdat het de site is waar zuurstof wordt gebonden.

De heemgroep in myoglobine en hemoglobine kan zowel zuurstof als andere moleculen, zoals kooldioxide, binden. Deze binding heeft een invloed op de zuurstofaffiniteit van myoglobine en hemoglobine.

De porfyrinering, ook wel de heemgroep genoemd, is een essentiële structuur die een ijzeratoom (Fe2+) centraal in zich heeft. Dit atoom is octaëdrisch omringd, wat betekent dat het zich in het midden van een achtvlak bevindt. De vier stikstofatomen (N-donoren) van de porfyrinering bevinden zich in het equatoriale vlak van dit achtvlak, net zoals de vier hoekpunten van een vierkant. De porfyrinering is dus het centrale deel van het hemoglobine en myoglobine molecuul.

Oxymyoglobine is een vorm van myoglobine waarbij een zuurstofmolecuul is gebonden aan het ijzeratoom in de porfyrinering. Dit zuurstofmolecuul bevindt zich op de zesde coördinatieplaats van het ijzeratoom, die dus bezet is. De vijfde coördinatieplaats is al bezet door een stikstofatoom van een histidine-groep (histidine-93). De zuurstof is via een waterstofbrug verbonden met een andere histidine-groep (histidine-64).

De hydrofobe caviteit is een ruimte in de myoglobine molecule waar het ijzeratoom met de gebonden zuurstof zich in bevindt. Deze ruimte is afgesloten om te voorkomen dat water in contact komt met het ijzeratoom en de zuurstof vasthoudt. Dit is belangrijk voor het transport van zuurstof door de cel.

Hemoglobine is een eiwit dat vier porfyrineringen bevat, elk met een centraal ijzeratoom. Het transporteert zuurstof door het bloed van de longen naar de weefsels. De vier porfyrineringen in hemoglobine zijn elk in staat om een zuurstofmolecuul te binden.

Hemoglobine bindt zowel zuurstof als protonen. Deze binding is reversibel, wat betekent dat de zuurstof of protonen weer losgelaten kunnen worden. Deze bindingen worden beïnvloed door de pH van de omgeving. In zuur milieu (lage pH, veel protonen) laat hemoglobine de gebonden zuurstof los en neemt protonen op. In basisch milieu (hoge pH, weinig protonen) bindt hemoglobine zuurstof en laat protonen los.

De conformatie van het hemoglobine molecuul is afhankelijk van de pH van de omgeving. Bij lage pH (zuurde omgeving, zoals in de weefsels) neemt het hemoglobine een deoxyconformatie aan, waarbij de zuurstof losgelaten wordt. Bij hoge pH (basische omgeving, zoals in de longen) neemt het hemoglobine een oxyconformatie aan, waarbij zuurstof gebonden wordt.

Koolstofmonoxide (CO) is een giftig gas dat in de longen gebonden wordt aan hemoglobine op de axiale plaats waar normaal zuurstof zou binden. Deze binding is veel sterker dan de binding van zuurstof, waardoor het hemoglobine geen zuurstof meer kan vervoeren. Dit heeft tot gevolg dat de weefsels zuurstofgebrek krijgen, wat leidt tot verstikking.

De affiniteit van hemoglobine voor zuurstof is hoger in de longen dan in de weefsels. Dit komt doordat de pH in de longen hoger is dan in de weefsels. De hogere pH in de longen bevordert de binding van zuurstof aan hemoglobine. In de weefsels is de pH lager, waardoor hemoglobine de zuurstof loslaat.