Genie: Biologie - Thema 1: De Cel - Chemie van het Leven - Werkdocument

Genie: Biologie THEMA 1: DE CEL De chemische samenstelling van het leven HOOFDSTUK 2 PAGINA 25 2  HOOFDSTUK 2: De chemische samenstelling van het leven. 1 De chemische samenstelling van cellen O 2 Anorganische moleculen in cellen 2.1 Water A. De chem...

Genie: Biologie THEMA 1: DE CEL De chemische samenstelling van het leven HOOFDSTUK 2 PAGINA 25 2  HOOFDSTUK 2: De chemische samenstelling van het leven. 1 De chemische samenstelling van cellen O 2 Anorganische moleculen in cellen 2.1 Water A. De chemische eigenschappen van water V B. De functies van water 2.2 Zuurstofgas E 2.3 Koolstofdioxide 3. Organische moleculen in cellen. R 3.1 Sachariden A. Monosachariden en disachariden B. Polysachariden Z 3.2 Lipiden A. Triglyceriden B. Fosfolipiden I C. Steroïden 3.3 Eiwitten A. Aminozuren en peptiden C B. De 3D- structuur van eiwitten C. De denaturatie van eiwitten D. De functies van eiwitten H E. Enzymen 3.4 Nucleïnezuren A. Nucleotiden B. DNA T C. RNA 3  Leerdoelen Je kunt al: -De bouw van moleculen en atomen uitleggen. Je leert nu: -Hoe cellen chemisch zijn samengesteld; -begrijpen dat een cel opgebouwd is uit organische en anorganische moleculen. -de structuur en functie van de vier belangrijke groepen van biomoleculen toelichten: sachariden, lipiden, eiwitten en aminozuren; -Het belang en de werking van enzymen uitleggen. 4  1. De chemische samenstelling van cellen p. 25 Het grootste deel: O, C, H, N Ook: Ca, Fe, P, Si,... Anorganische moleculen: H2O, CO2, O2, H3PO4, Ca3(PO4)2 Organische moleculen: sachariden, lipiden, proteïnes, nucleïnezuren 5 1. De chemische samenstelling van cellen p. 25 oPlanten bevatten meer sachariden (reservestof) dan dieren. oDieren bevatten meer proteïnen (o.a. spierweefsel) dan planten. 6 2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water A. De chemische eigenschappen van water B. De functies van water B1 Water als oplosmiddel B2 Water in chemische reacties B3 Water als transportmiddel B4 Water in warmteregulatie B5 Water als smeermiddel 2.2 Zuurstofgas 2.3 Koolstofdioxide 7 2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water A. De chemische eigenschappen van water oEr zijn deelladingen in de molecule → Water is een polaire molecule oEr zijn waterstofbruggen tussen de moleculen → Sterke cohesie en oppervlaktespanning 8 2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 Watergehalte van organismen o Watergehalte bepalen massaverschil tussen verse massa en droge massa (hoogoven 105 °C) o Intracellulair water o Intercellulair water 9  2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water B. De functies van water B1 Water als oplosmiddel o Water is een polair oplosmiddel o Watermoleculen vormen watermantel rond polaire moleculen en houden ze in oplossing o Zuren lossen op en vormen H+-ionen → Zuurtegraad (pH) 10  2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water B. De functies van water B2 Water in chemische reacties o Condensatie: reacties: 2 monomeren vormen 1 grotere molecule en vaak komt kleine molecule (water) vrij o Hydrolyse: splitsen van een grote biomolecule onder invloed van H2O 11  2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water B. De functies van water B3 Water als transportmiddel o Transport in bloedvatenstelsel, lymfevatenstelsel, vaatbundels (houtvaten of xyleem en zeefvaten of floëem). B4 Water in warmteregulatie o Warmteregulatie door hoge specifieke warmtecapaciteit van water → Koelt traag af en warmt traag op o Hoge latente warmte → Neemt veel warmte op om te verdampen Zweetproductie heeft een warmteregulerende functie 12  2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 2.1 Water B. De functies van water B5 Water als smeermiddel o Water in mucus (slijm) o Gewrichtsmeer in een gewricht B6 Organismen maken gebruik van oppervlaktespanning o Capillair effect in hoge bomen o Organismen die op het wateroppervlak lopen 13  2. Anorganische moleculen in cellen p. 31 2.2 Zuurstofgas o Apolaire molecule (lost weinig op in water, kunnen doorheen membranen) o Transport via speciale moleculen (bv. hemoglobine) o Geproduceerd tijdens fotosyntheseproces o Transport van zuurstof in het bloed: 2% opgelost in bloedplasma 98% wordt gebonden aan hemoglobine in RBC (oxigenatie) o Myoglobine in spiercellen neemt zuurstof over van hemoglobine. 14 Overzicht O2-transport in het bloed 15  2. Anorganische moleculen in cellen p. 32 2.3 Koolstofdioxide o Autotrofe organismen gebruiken CO2 tijdens fotosynthese o Heterotrofe organismen produceren CO2 tijdens celademhaling in mitochondriën. o 70% CO2 omgezet naar H2CO3 door te reageren met water (pH regulatie bloed) o 23% getransporteerd met hemoglobine o 7% lost op in bloedplasma 16  2. Anorganische moleculen in cellen p. 28 Koolstofmonoxide (CO) o CO wordt gevormd bij: vulkaanuitbarstingen, bosbranden verbranding fossiele brandstoffen: industriële activiteiten, autoverkeer, … binnenhuis: tabaksrook en slecht afgestelde verwarmingstoestellen o CO bindt onomkeerbaar met hemoglobine, zodat hemoglobine geen zuurstof meer kan transporteren: verstikkingsgevaar 17 2. Anorganische moleculen in cellen Minerale verbindingen in organismen Minerale Voorkomen en functie ionen Na+ Voorkomen: in extracellulaire vloeistof Functies: geleiding van impulsen speelt belangrijke rol bij waterhuishouding K+ Voorkomen: in intracellulaire vloeistof Functies: geleiding van impulsen speelt belangrijke rol bij waterhuishouding 18 2. Anorganische moleculen in cellen Minerale verbindingen in organismen Minerale Voorkomen en functie ionen Ca2+ Voorkomen: opgeslagen in beenweefsel en tanden (calciumfosfaat en calciumhydroxyapatiet) Functies: speelt rol bij spiercontracties speelt rol bij bloedstolling neurotransmissie aan de synapsen 19 2. Anorganische moleculen in cellen Minerale verbindingen in organismen Minerale Voorkomen en functie ionen Fe2+ Voorkomen: in hemoglobine Functies: hemoglobine: zuurstofbinding en -transport nodig voor enzym aanmaak chlorofyl PO43- Voorkomen: in beenweefsel en tanden in belangrijke moleculen zoals ATP, DNA en RNA in bemesting voor planten 20  3. Organische moleculen in cellen p. 33 o Koolstofverbindingen bepalen: Het massaverschil tussen de droge massa en de as In een moffeloven (450°C) As bevat 2+ anorganische stoffen zoals Ca -ionen 21  3. Organische moleculen in cellen p. 33 o De belangrijkste groepen van C-verbindingen: 22  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden ▪Algemeen: Verhoudingsformule is meestal CnH2mOm of Cn(H2O)m Suikers = sachariden met een zoete smaak koolhydraten ▪We onderscheiden : oMonosachariden = enkelvoudige suikers oOligosachariden = disachariden, trisachariden, ….. oPolysachariden= macromoleculen (biopolymeren) 23  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden suikers die door hydrolyse niet verder te splitsen zijn in eenvoudigere suikers organische moleculen met één carbonylgroep en minstens twee hydroxylgroepen H O H H O aldehyde H C H C OH C H C OH H C OH C O H C OH C keton O H C OH H C OH H C OH H C OH H H H H glyceraldehyd aldose ketose dihydroxyaceton glyceraldehyd dihydroxyaceton = 2,3-dihydroxypropanal = 1,3-dihydroxypropanon 24  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden Indelen van monosachariden : aantal Naam C-atomen A. Op basis van aantal C-atomen : 3 Triosen 4 Tetrosen B. Op basis van functionele groep: 5 Pentosen 6 Hexosen Aldehyde groep = aldose Ketongroep = ketose C. Op basis van 3dim vorm : Vijfhoek : furanose Zeshoek : pyranose 25  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden Voorstellen van monosachariden : lineair: fischer projectie cyclisch: Howard projectie 26  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden: triosen HH O H H C C H HC OH OH C HH C C OH OH C O C O H C OH H C OH H C OH H C OH H H H H glyceraldehyd dihydroxyaceton glyceraldehyd Glyceraldehyd dihydroxyaceton Dihydroxy propanon = 2,3-dihydroxypropanal = 1,3-dihydroxypropanon = 2,3-dihydroxypropanal = 1,3-dihydroxypropanon → Komen voor in glycolyse 27  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden: pentosen CH2 OH CH2 OHH O H O H O H' O C ' 5' 5 5' C O C HO CH2 O OH C HO 5 CH2 CO OH C O H C OH HO CH 2 HO ' OH HO CH2 H C OH 4 ' H 1 H C H H H 1' 4' H CH OH 1' HH ' C H 4H' 3' H 2' H H C OH H C OH H C OH H C OH 3 2' H 4' H OH OH H CH2 OH C H OH C OH H 'H H C OH H OH C H OH H ' H C OH CH2 OH 3' 2 CH2 OH 3 ribulose H C OH OH OH O CH2 OH ribose H 2-deoxyribose C OH CH2 OH CH2 OH - Ribulose ribulose - Ribose en 2-desoxyribose → Bouwstenen nucleïnezuren 2-deoxyribose → Komt voor in donkerreacties ribose fotosynthese 28  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden: hexosen H O H O C CH2 OH C 6 CH2OH C O H C OH 6 1 H C OH 5 O CH2 OH O CH2 OH H H HO C H HO C H H HO C H 4 1 5 2 H C OH OH OH H OH H C OH H H OH OH HO C H 3 2 3 4 H C OH H C OH OH H H C OH H OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH glucose fructose galactose - Glucose (druivensuiker) →Belangrijkste energiebron →Bouwstenen van polysachariden 29  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden: hexosen H O CH2 OH C C O 6 1 H C OH CH2 OH O CH2 OH H HO C H HO C H 1 5 2 OH H C OH H H OH OH HO C H 4 3 H C OH OH H H C OH H CH2 OH CH2 OH fructose galactose Fructose →In vruchten →energiebron 30  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Monosachariden: hexosen H O H O C CH2 OH C 6 H C OH CH2OH C O H C OH 5 6 H2 OH O CH HO C H H H HO C H 2 HO C H 4 H 1 5 H HO C H H C OH OH OH H OH H C OH H 3 2 H C OH H C OH H C OH H OH CH2 OH CH2 OH CH2 OH galactose glucose fructos Galactose - Glucose (druivensuiker) → Ontstaat bij vertering melk(producten) → energiebron 31  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Disachariden : oAls twee monosachariden met elkaar binden. 2 monosachariden disacharide + water HO OH HO OH HO O OH + H2 O Condensatiereactie 32  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Disachariden : Sucrose = sacharose = rietsuiker = bietsuiker= klontjessuiker + + H2O glucose fructose Sucrose 33  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Disachariden : Lactose = melksuiker + + H2O galactose glucose lactose 34  3. Organische moleculen in cellen p. 33 3.1 Sachariden Disachariden : maltose = moutsuiker= biersuiker ontstaat uit zetmeel in kiemende zaden Bij bierbereiding wordt het omgezet naar alcohol + + H2O glucose glucose maltose 35 sacharose 36 lactose 37 maltose 38  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : oPolysachariden oWanneer monosachariden (glucose) in een keten aan elkaar worden gebonden oAls structuurelement (cellulose, chitine) oAls energieopslag (zetmeel glycogeen) Voorbeelden : ❑ Glycogeen ❑ Zetmeel (amylose en amylopectine) ❑ Cellulose ❑ Chitine 39  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 1. Glycogeen Vertakt polymeer van glucose Energieopslag Opgeslagen in lever en spieren bij dieren als glycogeen glycogeenkorrels Energiebron bij schimmels 40  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 1. Glycogeen 41  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 2. Zetmeel Polymeer opgebouwd uit glucosemonomeren Bestaat zelf uit 2 soorten glycosepolymeren Amylose: lineaire aaneenschakeling glucose Amylopectine: vertakte structuur Als zetmeelkorrels aanwezig in plantaardige cellen als reserve 42  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 2. Zetmeel : Amylose Bezit helixstructuur Maakt ongeveer 17-30 massa% van zetmeel uit Compacter dan amylopectine Kan water vasthouden => bindmiddel=> maïzena 43  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 2. Zetmeel : Amylopectine Vertakt (minder dan glycogeen) Maakt ongeveer 80-70 massa% van zetmeel uit Wateroplosbaar Bindmiddel en kleefstof => maïzena 44  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 3.Chitine Polymeer opgebouwd uit gewijzigde glucosemonomeren (1 OH-groep vervangen door acetylaminegroep) Hoofdbestanddeel van celwanden schimmels Bouwsteen exoskelet van geleedpotigen(insecten, schaaldieren) acetylaminegroep 45  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 4. Cellulose Onvertakte polymeer opgebouwd uit glucosemonomeren Hoofdbestanddeel van celwanden planten en wieren Vormen vezels door waterstofbruggen tussen cellulose ketens Binding gebeurt tussen β-glucose en α-glucose => andere binding dan in zetmeel onverteerbaar 46  3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden Polysachariden : 4. Cellulose Binding gebeurt tussen β-glucose en α-glucose => andere binding dan in zetmeel onverteerbaar 47