Biologie 2u - Thema 1 De Cel - Hoofdstuk 2 2024 (PDF)

1 HOOFDSTUK 21 De chemische samenstelling van het leven https://www.youtube.com/watch?v=9e_2 A9MjvYg 1 HOOFDSTUK 21 De chemische samenstelling van het leven 1 LEERDOELEN 1  Begrijpen dat een cel opgebouwd is uit organische en anorganische moleculen.  De structuur en fu...

1 HOOFDSTUK 21 De chemische samenstelling van het leven https://www.youtube.com/watch?v=9e_2 A9MjvYg 1 HOOFDSTUK 21 De chemische samenstelling van het leven 1 LEERDOELEN 1  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 nucleïnezuren.  Het belang en de werking van enzymen verklaren Begrijpen dat een cel opgebouwd is uit organische en anorganische moleculen https://www.youtube.com/watch?v=1iggr qSZB0I 1. De chemische samenstelling van cellen P.25 1. De chemische samenstelling van cellen ANORGANISCHE ORGANISCHE STOFFEN STOFFEN water sachariden gassen lipiden zuren & eiwitten zouten nucleïnezu ren 2. Anorganische moleculen in cellen 2.1 Water 2.2 Zuurstofgas 2.3 Koolstofdioxide 2.1 Water A. Chemische eigenschappen Water is een polair molecule. 2.1 Water A. Chemische eigenschappen B. Functies Water als oplosmiddel Water in chemische reacties Water als transportmiddel Water in warmteregulatie Water als smeermiddel Water als oplosmiddel Chemische reacties kunnen alleen plaatsvinden als de reagentia kunnen bewegen, zodat ze tegen elkaar botsen en een chemische reactie veroorzaken. Vloeibaar water is een polair oplosmiddel waarin polaire moleculen en ionen goed oplossen. VOORBEELD: De watermoleculen verbreken ionbindingen en omringen de gevormde ionen. In het geval van keukenzout (NaCl) in water worden de Na+ en Cl--ionen zo opgelost door de watermoleculen. Water in chemische reacties Bij chemische reacties in een cel splitsen moleculen of verbinden ze zich met elkaar. Meestal is daar een watermolecule bij betrokken. Water als transportmiddel Water speelt een belangrijke rol bij het transport van moleculen in organismen. Bij de mens: transport in bloedvatenstelsel en lymfevatenstelsel Bij planten: transport in vaatbundels Water in warmteregulatie Water speelt een belangrijke rol in de warmteregulatie van organismen. Hoge specifieke warmtecapaciteit: water zal relatief grote hoeveelheden warmte- energie moeten opnemen of afgeven vooraleer de temperatuur van een organisme wijzigt. (Hoge latente warmte: ) de hoeveelheid warmte nodig om water van de vloeibare fase om te zetten in de gasfase is relatief hoog. Dus bij zweten verliest een organisme warmte. Water als smeermiddel Water is het belangrijkste bestanddeel van slijm. een gelachtige substantie die zouten, stoffen met een antimicrobiële werking en verschillende eiwitten bevat. het zorgt voor de bescherming van interne organen, zoals de longen, maar werkt ook als gewrichtssmeer. 2.2 Zuurstofgas Zuurstofgas is een apolaire molecule die beperkt oplost in een waterig milieu. Omdat er in de cellen zuurstofgas nodig is, moet het naar alle weefsel getransporteerd worden. TRANSPORT VAN ZUURSTOFGAS IN HET BLOED: 2% opgelost in het bloedplasma (want apolair) 98% wordt gebonden aan het eiwit hemoglobine in de rode bloedcellen 2.3 Koolstofdioxide Het wordt geproduceerd tijdens de celademhaling. Bij dieren komt CO2 van de organen en weefsels in het bloed terecht: 7% lost op in bloedplasma 70% reageert met water. Deze reactie speelt een belangrijke rol in de pH-regulatie van het bloed: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- 23% getransporteerd met hemoglobine: Hb + CO2 HbCO2 Bij planten wordt het gebruikt tijdens de fotosynthese.  De structuur en functie van de vier belangrijke 1. biomoleculen toelichten 2. 3. Organische moleculen in cellen 3.1 Sachariden 3.2 Lipiden 3.3 Eiwitten 3.4 Nucleïnezuren 3. Organische moleculen in cellen Organische moleculen vormen ongeveer 30% van de chemische samenstelling in cellen. We onderscheiden vier groepen: 3. Organische moleculen in cellen 3.1 sachariden 3.2 lipiden 3.3 eiwitten 3.4 nucleïnezuren 3. Organische moleculen in cellen Vier groepen van BIOMOLECULEN. Structuur van biomoleculen: Elk biomolecule bestaat uit ‘bouwstenen’ of monomeren. BIOMOLECULE N: MONOMEREN : 3. Organische moleculen in cellen Vier groepen van BIOMOLECULEN. Functie van biomoleculen: Elke groep van biomoleculen voert één of meer functies uit in de cellen. Wat zou de functie kunnen zijn van … 3.1 SACHARIDEN A) MONOSACHARIDEN B) DISACHARIDEN C) POLYSACHARIDEN A) MONOSACHARIDEN Monosachariden zijn koolstofverbindingen. Ze komen voor als ketens of als ringstructuren. A) MONOSACHARIDEN Monosachariden spelen en belangrijke rol in de energiehuishouding van cellen. B) DISACHARIDEN Wanneer twee monosachariden met elkaar binden, ontstaat er een disacharide. Ze dienen als energiebron. C) POLYSACHARIDEN C) POLYSACHARIDEN C) POLYSACHARIDEN C) POLYSACHARIDEN 3.1SACHARIDEN: 3.1 functies SACHARIDEN - functies Energiebronnen: mono- en disachariden glucose en fructose sucrose en lactose Energiereserve: polysachariden zetmeel bij planten glycogeen bij dieren Structuurmoleculen: polysachariden cellulose bij planten chitine bij dieren en schimmels 3.2 LIPIDEN (VETTEN) A) TRIGLYCERIDEN B) FOSFOLIPIDEN C) STEROÏDEN A) TRIGLYCERIDEN A) TRIGLYCERIDEN A) TRIGLYCERIDEN: functies B) FOSFOLIPIDEN Functie Fosfolipiden spelen een belangrijke rol in de opbouw van membranen in de cel. B) FOSFOLIPIDEN Functie Fosfolipiden spelen een belangrijke rol in de opbouw van membranen in de cel. C) STEROÏDEN Cholesterol Belangrijk onderdeel van dierlijke membranen. Het beïnvloedt de stabiliteit van membranen in de cel. C) STEROÏDEN Andere steroïden in het lichaam 3.2 LIPIDEN - functies Energiereserve, isolatie, waterafstoting: triglyceriden Structuurmoleculen in membranen: fosfolipiden cholesterol (hormonen, vitamine D) steroïden 3.3 EIWITTEN Eiwitten, ook proteïnen genoemd, zijn opgebouwd uit onvertakte polymeren van aminozuren. A. AMINOZUREN EN PEPTIDEN B. 3D-STRUCTUUR VAN EIWITTEN C. DENATURATIE VAN EIWITTEN D. FUNCTIES VAN EIWITTEN A AMINOZUREN EN PEPTIDEN Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten. Aminozuren vormen samen een peptide. Een polypeptide rolt zich op tot een eiwit (= proteïne). A AMINOZUREN EN PEPTIDEN Aminozuren zijn de bouwstoffen van eiwitten. R-groep verschillend van aminozuur tot aminozuur:  20 verschillende aminozuren A AMINOZUREN EN PEPTIDEN A AMINOZUREN EN PEPTIDEN Alle 20 aminozuren hebben een naam en een code. Een één-letter-code en een drie-letter-code A AMINOZUREN EN PEPTIDEN B De 3D-structuur van eiwitten 1. De primaire structuur 2. De secundaire structuur 3. De tertiaire structuur 4. De quaternaire structuur https://www.youtube.com/watch?v=hok2hyED9go B De 3D-structuur van eiwitten C De denaturatie van eiwitten Het proces waarbij een eiwit zijn 3D-structuur verliest, heet denaturatie. Omdat de functie van biomoleculen nauw samenhangt met de structuur ervan, is een gedenatureerd eiwit niet meer functioneel. Denaturatie door hitte (ei), door zuur en door zout (kaas). D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Transport (inter- en intracellulair) Structuur Enzymen Communicatie Immuniteit D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Transport (inter- en intracellulair transport) Hemoglobin e Kanaal- en transportee carriëreiwitten Cytoskelet en rt O2 (en voor transport eiwitten voor doorheen CO2). blaasjestrans membranen. port. D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Structuur Keratine in haar. Collageen in Actine en myosine in huid, haar, spieren. nagels, bot, … D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Enzymen Enzymen bij Enzymen bij de DNA- spijsverterin replicatie. g. D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Communicatie Hormonen en signaalmoleculen: bv insuline. D Functies van eiwitten Heel uiteenlopende functies: Immuniteit Antilicham en 3.4 NUCLEINEZUREN Nucleïnezuren zijn polymeren waarin een groot aantal bouwstenen, nucleotiden, lineair aan elkaar gebonden zijn. Nucleïnezuren kunnen opgebouwd zijn uit enkele (5-10) tot verschillende miljoenen nucleotiden. A. NUCLEOTIDEN B. DNA C. RNA 3.4 NUCLEINEZUREN De twee belangrijkste nucleïnezuren zijn: DNA of desoxyribonucleïnezuur RNA of ribonucleïnezuur A) NUCLEOTIDEN A) NUCLEOTIDEN desoxyribose ribose in DNA in RNA A) NUCLEOTIDEN A) NUCLEOTIDEN B) DNA Suiker van éne nucleotide bindt met fosfaatgroep van volgende nucleotide  suiker-fosfaat- ruggengraat Fosfaatuiteinde = 5’- einde Suikeruiteinde = 3’- einde B) DNA De DNA-streng die de code bevat wordt beschermd door een tweede complementaire streng die als een mal tegen de eerste ‘plakt’. (Zoals een cd in een cd-doosje.) B) DNA De twee DNA-strengen binden aan elkaar ter hoogte van de complementaire basen: A met T C met G De twee DNA-strengen hebben een anti- parallelle oriëntatie. 5’ tegenover 3’ 3’ tegenover 5’ B) DNA Ruimtelijk draaien de twee strengen rond elkaar  dubbele-helix- structuur B) DNA: Functies Drager van de genetische informatie van organismen. Die informatie ligt vervat in de volgorde waarin de nucleotiden aan elkaar gekoppeld zijn. De volgorde wordt aangegeven met de letters van de N-basen van de nucleotiden (A, C, G, T). Die informatie wordt in het proces van de eiwitsynthese vertaald naar een precieze volgorde van aminozuren en de vorming van een eiwit. C) RNA RNA bestaat uit één enkele polynucleotidestreng. Ook in RNA kan er basenparing optreden die de 3D-structuur van de molecule bepaalt. C) RNA: functies Er zijn verschillende types RNA, die allemaal nauw betrokken zijn bij de vertaling van de genetische informatie in de eiwitsynthese: rRNA (ribosomaal RNA): structurele functie m-RNA (messenger-RNA): overbrengen van informatie DNA naar ribosomen bij eiwitsynthese t-RNA (transfer RNA): aanbrengen van aminozuren naar ribosomen bij eiwitsynthese  Nucleïnezuren zijn opgebouwd uit nucleotiden. Een DNA-streng draagt de genetische informatie en wordt beschermd door een complementaire streng. Zo ontstaat een dubbele helix-structuur. RNA speelt een rol in de eiwitsynthese door het vertalen van de genetische informatie op het DNA naar een eiwit. Het is steeds enkelstrengig.  BIOMOLECULE FUNCTIES ? Sachariden Energie leveren op korte en op middellange termijn Lipiden Energie opslaan voor langere termijn + bouwstof van membranen Eiwitten Transportmoleculen, bouwstoffen, enzymen, antilichamen, … Nucleïnezuren DNA: erfelijk materiaal en RNA: rol in eiwitsynthese  Het belang en de werking van enzymen verklaren. 3. ORGANISCHE MOLECULEN 3.3 EIWITTEN E. ENZYMEN E1 De werking van enzymen E2 De activiteit van enzymen E3 Co-enzymen en co-factoren E4 Naamgeving van enzymen https://www.youtube.com/watch?v=qgVFkRn8f 10 3.3 EIWITTEN E) ENZYMEN Om een reactie te laten plaatsvinden, is energie nodig (moleculen moeten met voldoende energie tegen elkaar botsen om binding tot stand te brengen): de activeringsenergie. 3. EIWITTEN 3.3 EIWITTEN E)E)ENZYMEN ENZYMEN d e m e e s te e r at u u r in 1 0 °C Te m p : tus s e n c e ll e n levende 4 0 ° C. r e ac ti es en e m ische c h ! Meeste aag verlopen tr z ou d e n 3. EIWITTEN 3.3 EIWITTEN E)E)ENZYMEN ENZYMEN ENZYMEN zijn eiwitten die als katalysator werken in de cel en reacties versnellen door de benodigde activeringsenergie te verlagen. Als er minder activeringsenergie nodig is, verloopt de reactie ook al bij lagere temperaturen.  3.EIWITTEN 3.3 EIWITTEN E)E) ENZYMEN ENZYMEN E1 De werking van enzymen Enzymen zijn proteïnen met een specifieke vorm. Ze hebben een bindingsplaats (actief centrum) voor een specifiek molecule (substraat). ENZYME SUBSTRAAT ACTIEF CENTRUM  Wanneer een enzyme bindt met zijn substraat ontstaat een ENZYM-SUBSTRAATCOMPLEX. E) ENZYMEN  Actief centrum: specifiek gebouwd: sleutel-slotprincipe  Actief centrum: specifiek gebouwd: sleutel-slotprincipe Reactie bij Geen reactie bij specifiek niet-specifiek substraat substraat E) ENZYMEN substraa enzym enzym- reactieproduct t substraatcomp en lex E) ENZYMEN 3.3 EIWITTEN 3. EIWITTEN E) ENZYMEN E) ENZYMEN E3 Co-enzymen en co-factoren E) ENZYMEN De werking van veel enzymen is enkel mogelijk wanneer er op het eiwit ook een andere organische molecule of een ion gebonden is. Deze verandert de vorm van het actief centrum. E) ENZYMEN 3. EIWITTEN 3.3 EIWITTEN E)E)ENZYMEN ENZYMEN E4 De naamgeving van enzymen Enzymen worden in de meeste gevallen genoemd naar het substraat waarmee ze binden. De naam van het enzym heeft daarbij meestal als uitgang –ase. HOOFDSTUKSYNTHES E Aan de slag LEERBOEK p 60, OEF 1-8