PDF - Inleiding in de biomoleculen

lOMoARcPSD|49941302 Hoofdstuk 1: Inleiding 1. Inleiding Alle eigenschappen v/h leven worden bepaald dr biomoleculen: voortplanting, groei, metabolisme, signaaltransduc...

lOMoARcPSD|49941302 Hoofdstuk 1: Inleiding 1. Inleiding Alle eigenschappen v/h leven worden bepaald dr biomoleculen: voortplanting, groei, metabolisme, signaaltransductie … chocolade geeft heerlijk rustgevend lear blij rust moment 1 (angstrom) = 10 000 Gauss A kijk pp tijdsschaal LRE ? ≠ soorten biomoleculen: eiwitten, suikers (sachariden), nucleïnezuren, vetten (lipiden) meestal in waterig milieu (lichaam) Water = 2. Chemische elementen van levende materie Primaire elementen C, H, O (94%) 75% lichaamsgewicht is water · Secundaire elementen Microbestanddelen N, P, S ~ tenort Fe, Zn, I = Cl, K, Ca, Mg (6%) tenort aan zunustoftransporters in blood - Sporen Mn, Cu, Co, F, Se 3D structuur belangrijke rol bij biochemische en fysiologische functie v/e biomolecule vb.: enzymatische reactie (lock and key) space filling: atomen voorgesteld als bollen (‘ware’ grootte) ball & stick: atomen voorgesteld als bollen, bindingen als stick 3. Covalente bindingen in biomoleculen ! stevigedan niet covalente-binding. bindina Covalente binding = binding waarbij atomen elektronen gaan delen Overzicht belangrijke covalente bindingen: ionaire Binding Structuur Voorkomen Ether Membraanlipiden Carboxyl ester Triglyceriden Fosfaat ester Fosfo eiwitten Fosfo di ester Nucleïnezuren, fosfolipiden Amide Polypeptiden Thio-ester Acetyl-Co enzym A Thio-ether Methione 4. Niet-covalente interacties in biomoleculen 1 Gedownload door Fleur Van Assche ([email protected])  lOMoARcPSD|49941302 Zwakke krachten mr grote gezamenlijke som groot effect op structuur (stabiliteit) Makkelijk verbreekbaar nodige flexibiliteit voor functie Lomdat ze afzonderlijh zeer zwab zijn 1) Dipool interacties bij moleculen met ongelijke verdeling van ladingen 2) Van der Waals krachten min atstand waarop z atomen kunnen naderen is uld Waals radius R , intermoleculaire interacties tss neutrale atomen wnr deze dicht bij elkaar naderen - energy of repulsion wann. te dicht bij elbaar = v12 3) Waterstofbruggen kracht tss elektronenpaar op sterk EN atoom (O, N, F) en naburig H-atoom 4) Zoutbruggen (lading-lading interacties) elektrostatische binding tss 2 tegengesteld geladen atomen (sterke binding) 5) Hydrofobe interacties bij groepen die geen interactie met water aangaan drijvende kracht: minimaliseren contactopp. tss hydrofobe structuren en water Permanente en geïnduceerde dipool interacties hoe groter het verschil in ladingen in dez a) Permanente dipolen uiteinden = hoe groter dipodmoment Ongelijke verdeling van hun lading: 1 uiteinde is positiever dan ander uiteinde & & Nettolading kan nul zijn (vb.: H2O en CO2) * Dipoolmoment µ: maat voor polariteit v/d molecule & Wordt aangeduid als vector met grootte µ = qx (q = lading; x = afstand) b) Geïnduceerde dipolen Moleculen kunnen een dipoolmoment krijgen in elektrisch veld (vb.: aromatische verbindingen) Moleculaire afstoting bij extreem kleine afstanden: de van der Waals radius Atomen omgeven door elektronenwolken te dicht bij elkaar afstotende kracht = r -12 Minimumafstand waarop 2 atomen kunnen naderen is de van der Waals radius R 5. Belangrijke functionele groepen in biomoleculen Naam Functionele groep Voorkomen Methylgroep Lipiden e.a. Staat niet in pp ? Ethylgroep Lipiden e.a. Methyleengroep Lipiden e.a. Hydroxylgroep Bijna alle biomoleculen Carbonylgroep Aminozuren, eiwitten, suikers, vetten Aldehyde keto Carboxylgroep Suikers 2 Gedownload door Fleur Van Assche ([email protected])  lOMoARcPSD|49941302 Primair amine Eiwitten, lipiden Secundair amine Eiwitten, nucleïnezuren Tertiair amine Eiwitten Sulfaatgroep ≠ biomoleculen Fosfaatgroep Nucleïnezuren Acylgroep Suikers Hemiacetalgroep Cyclische vormen van monosachariden Acetalgroep Disachariden 6. Eigenschappen van water  Alle biomoleculen komen voor in waterige omgeving water heeft effect op vorm  Water zorgt voor transport van (bio)moleculen naar/van de plaats van chemische reacties  Water speelt actieve rol bij chemische processen  Fotosynthese: oxidatie van water met vorming van zuurstof Fysische eigenschappen van water a) Water is een polaire molecule ( heel polair O is partieel negatief geladen polariteit H is partieel positief geladen -watermoleculen zijn dipden , Orienteren zich met vorming van Waterstofbruggen : Cohesi Elektrostatische interacties zijn cruciaal WaterstofbungvormTussen H2O-moleculen ontstaan waterstofbruggen. Elke watermolecule neemt andere oriëntatie aan elke 10-12 s Structuur ijs door waterstofbruggen elke watermolecule omgeven dr 4 ⑧ structur ijs andere watermoleculen (tetraëder) open structuur (water zet uit bij bevriezen) ⑧ ⑧ ·belangrijk voor leven (anders zou bevroren water zinken en nooit meer smelten) geordend kijh pp waarom & b) Hydrofiele moleculen lossen op in water water ideale oplosmiddel Oplosbaarheid product = kan beter interageren met solvent dan met eigen moleculen Vooral polaire en ionaire moleculen worden opgelost in water = hydrofiel + vloeibare Apolaire moleculen oplosbaar in apolaire solventen = hydrofoob structur water ? (rijn ppl - 3 Gedownload door Fleur Van Assche ([email protected])  lOMoARcPSD|49941302 c) Hydrofobe effect niet-polaire stoffen aggregeren in water Niet-polaire stof in water niet oplossen Hydrofobe effect: minimaliseren van contact met water curachtig effect Amfipatische moleculen: deel hydrofoob – deel hydrofiel ↳ bij vorming eiwit = Kracht die zorgt voor SD-Struct Vb.: lipiden micel of membraan - Chemische eigenschappen van water a) Ionisatie van water Water = neutrale molecule met kleine neiging tot ionisatie H2O H+ + OH- Geen vrije protonen vorming hydronium ionen (H3O+) Tproton jumping (tss H2O) Proton jumping verantw. vr feit dat zuur-base reacties 1 v/d snelste reacties zijn Credox-reacties I want proton han shel Dissociatie water dissociatieconstante Kw = [H ].[OH ] = 10 · + - -14 (bij 25°C) verplaatsen naar waar deze nodig is ! = C Onmyvorm (y ( ) * pH = - log [H3O+] = - 109 (HD 109 1/ (MT) = -n Hoge pH (basisch) lage H3O+ concentratie = + hitley HT = H0 , + Lage pH (zuur) hoge H3O+ concentratie b) Zuren en basen hebben effect op de pH Zure groep = protondonor Basische groep = protonacceptor +0H + A (HA + 1 Zuur-base reactie: HA + H2O H3O+ + A- HA H+ + A- Ka = pK = - log Ka pH = pK + log (Henderson-Hasselbach) c) Effect van buffers op de pH -zorgen ervoor dat de ph Stabiel blijft Metabole processen kunnen mr doorgaan in zeer nauwe pH regio regio's = buffers: zorgen ervoor dat de pH stabiel blijft (binnen bepaalde grenzen) Polyprotische zuren hebben meerdere bufferzones (meerdeve momenter waarop ph neutral is Buffers in een biologisch systeem: buffers in het bloed Bufferende vermogen bloed steunt op evenwicht tss 2 reacties: - CO2 + H2O H2CO3 tss gasvormig CO2 opgelost in bloed en waterstofcarbonaat + - H2CO3 H + HCO3 - tss waterstofcarbonaat en bicarbonaat (met afsplitsing van H +) + H/0, H , COg M + * + Metabole aanmaak H (pH daling) evenwicht naar waterstofcarbonaat (H2CO3) en HyCOg-#20 en Co 8 pH stijging meer vorming HCO3- en aanpassen ademhaling zodat er meer CO2 in bloed blijft belangrijk : we spreken hier altijd over situaties van het eiwit in waterige amgeving * 4 Gedownload door Fleur Van Assche ([email protected])