Celbiologie_3_chemie Van De Cel

Celbiologie Les 2: chemie van de cel

Inhoud • • • • •

Inleiding Polypeptiden, proteïnen en enzymen Nucleotiden en nucleïnezuren Sachariden Lipiden en membranen

Chemische elementen

Chemische bindingen • Chemische reactiviteit van moleculen betreft – chemische bindingen

• Biologie van moleculen betreft – grootte – vorm – niet-covalente interacties met andere moleculen

Chemische bindingen • Welke chemische bindingen ken je?

Chemische bindingen • Covalente binding • Elektronegativiteit – E.N.O = 3,5 – E.N.H = 2,1 – E.N.C = 2,5

Chemische bindingen • Ionbinding = elektrostatische interacties tussen tegengesteld geïoniseerde groepen

Chemische bindingen • Waterstofbruggen = elektrostatische interactie tussen elektronnegatief atoom en waterstof gebonden op tweede elektronnegatief atoom -N-H ----- O=C-O-H----- O=C-

Waterstofbrug

Chemische bindingen • Van der Waalsinteracties = aantrekkingskrachten tussen groepen op korte afstand van elkaar

Chemische bindingen • Hydrofobe interacties = associaties tussen niet-polaire groepen onderling in waterige omgeving

Chemische bindingen

• Meerdere zwakke bindingen leveren samen sterke interacties • Biologische herkenning = 3D-structuur met meervoudige zwakke bindingen

• Meerdere zwakke bindingen leveren samen sterke interacties • Voorbeeld: proteïnestructuur

• Biologische herkenning = 3D-structuur met meervoudige zwakke bindingen

Chemie van water • • • •

Teken de lewisstructuur Polaire molecule Waterstofbruggen Oplossen van ionen

Eigenschappen • IJs drijft op water • Hoge verdampingswarmte • Sterke oppervlaktespanning • Hydrofoob effect

Zuren en basen +

H 2 O ⇔ H + OH • Zuren geven H+ af. • Basen nemen H+ op.

[ ]

pH = − log H • pH= 7 neutraal • 1
+

−

Organische moleculen • Bevatten koolstof • Alcohol: bevat –OH • Zuur: bevat carboxyl –COOH • Amine: bevat –NH2 • Fosfaat: bevat –PO4= • Aminozuur: bevat carboxyl en amine

Peptiden en proteïnen • Aminegroep • Carboxylgroep • R-goep (restgroep, 20 verschillende aminozuren)

Peptiden en proteïnen

• Peptidebinding • Animation of Peptide B Formation

Peptiden en proteïnen • Peptide = twee of meer aminozuren aan elkaar gebonden door peptidebindingen • Proteine of eiwit= lange ketens aminozuren aan elkaar gebonden door peptidebindingen • Primaire structuur = volgorde van aminozuren

Primaire structuur • Primaire structuur bepaald door DNA • Gen = deel van DNA dat codeert voor genproduct – tRNA, rRNA, mRNA

• Primaire structuur bepaalt – Vorm – Fysische eigenschappen – Chemische eigenschappen

Secundaire structuur • Waterstofbruggen vormen – Alfa-helix – Bèta-blad

Tertiaire structuur • 3D functionele vorm – Disulfidebruggen (covalente binding) – Waterstofbruggen – Ionbindingen – Hydrofobe interacties

Quaternaire structuur • Voorbeeld: antilichaam

Enzymen • Metabolisme – Katabolisme – Anabolisme

= reacties gecontroleerd door enzymen - Verhogen snelheid reacties - Katalyseren reacties

Enzymen

• • • • •

Actieve site Substraat Enzym-substraat complex Verlagen activeringsenergie Animation of Enzyme Reaction

Enzymen • Apo-enzym + cofactor = holo-enzym • Cofactoren – Ionen – Organische moleculen = co-enzym Voorbeelden – NAD+ – NADP+ – FAD – CoA

Enzymkarakteristieken • Proteïnen (uitz. Ribozymen) • Efficiënt: 1 tot 10 000 substraatmoleculen per seconde • Onveranderd na reactie • Zeer specifiek

Invloeden op enzymactiviteit • • • • •

Enzymconcentratie Substraatconcentratie Temperatuur pH Zoutconcentratie DENATUREREN VAN ENZYMEN

Nucleotiden en nucleïnezuren • Desoxyribonucleïnezuur (Deoxyribonucleic Acid, DNA) • Double-stranded, dsDNA • Helicaal • Desoxyribonucleotidebouwstenen

Desoxyribonucleotide – 5koolstofbevattende suiker, desoxyribose – een stikstofbevattende base – een fosfaatgroep

Desoxyribose • Kloksgewijs genummerd

Stikstofhoudende base

Fosfaatgroep

• DNApolymerase • Fosfodiester -binding • 5’-uiteinde • 3’-uiteinde

• Complementaire baseparing A-T G-C

• Antiparallel

Nucleotiden en nucleïnezuren • Ribonucleïnezuur (Ribonucleic Acid, RNA) • Single-stranded, ssRNA • Ribonucleotidebouwstenen

Ribose • 2’ koolstof bevat OHgroep • 1’ koolstof bevat de base • 5’ koolstof bevat fosfaat

Stikstofhoudende base

Verschil RNA -DNA • • • •

Enkelstrengig Uracil i.p.v. Thymine Ribose i.p.v. desoxyribose 3 verschillende types – rRNA, tRNA, mRNA

RNA • boodschapper RNA (messenger RNA, mRNA) kopieert genetische informatie in DNA door complementaire baseparing en draagt deze “boodschap” naar de ribosomen waar de proteïnen gemaakt worden. • transfer RNA (tRNA) binden specifieke aminozuren , transfereren de aminozuren naar de ribosomen en plaatsen de correcte aminozuren op de juiste plaats volgens de mRNA boodschap. • ribosomaal RNA (rRNA) Vormen samen met de ribosomale proteïnen de ribosomale subeenheden.

Adenosinetrifosfaat (ATP) • Energierijke molecule • Animation of ATP Formation • 45 kg per dag – stockage 1g • 10 milj. moleculen per seconde

Sachariden of koolhydraten • Polyhydroxyaldehyden en polyhydroxyketonen – Meerdere hydroxylgroepen (alcoholgroepen) – Een carbonylgroep • Aldehyde • Keton

• 2 enantiomeren

# C-atomen

Categorie naam

Relevante voorbeelden

3

Triose

Glyceraldehyde, Dihydroxyaceton

4

Tetrose

Erythrose

5

Pentose

Ribose, Ribulose, Xylulose

6

Hexose

Glucose, Galactose, Mannose, Fructose

7

Heptose

Sedoheptulose

9

Nonose

Neuraminezuur ook siaalzuur genoemd

α-D-glucose

Stoelconfiguratie

Glycosidische bindingen Disachariden: sucrose, lactose, maltose Oligosachariden Polysachariden: glycogeen, zetmeel • Glycolipiden • Glycoproteïnen

Sucrose • Suikerriet • Suikerbiet • Glucose+fructose ∀ α-(1,2)βglycosidische bindingen

Lactose • Melk • Galactose+glucose ∀ β-(1,4) glycosidische bindingen

Maltose • zetmeel • Glucose+glucose ∀ α-(1,4) glycosidische bindingen

Glycogeen en zetmeel • Polymeer van glucose ∀ α-(1,4) bindingen ∀ α-(1,6) bindingen • Glycogeen: opslag in dieren • Zetmeel: opslag in planten

Lipiden en membranen INHOUD • Biologische functies • Vetzuren • Triacylglyceriden • Fosfolipiden

Lipiden • Biologische functies? – Structurele componenten van membranen – Energiereserves – Sommige vitamines en hormonen – Galzuren

Lipiden • Welke? – Vetzuren – Triacylglyceriden – Fosfolipiden

Vetzuren FUNCTIE: component van • Triacylglycerolen • Fosfolipiden STRUCTUUR • Lange-keten koolwaterstof • Carboxylgroep INDELING • Verzadigde vetzuren • Onverzadigde vetzuren

Vetzuren

Numeriek symbool

Triviale naam

Structuur

Opmerkingen

14:0

Myristinezuur

CH3(CH2)12COOH

Dikwijls gebonden aan het N-uiteinde van plasma membraan-geassociëerde cytoplasmatische proteïnen

16:0

Palmitinezuur

CH3(CH2)14COOH

Eindproduct van vetzuur synthese bij zoogdieren

16:1∆9

Palmitoleïnezuur

CH3(CH2)5C=C(CH2)7COOH

18:0

Stearinezuur

CH3(CH2)16COOH 

 

18:1∆9

Oleïnezuur

CH3(CH2)7C=C(CH2)7COOH 

 

18:2∆9,12

Linolzuur

CH3(CH2)4C=CCH2C=C(CH2)7COOH

Essentieel vetzuur

18:3∆9,12,15

Linoleenzuur

CH3CH2C=CCH2C=CCH2C=C(CH2)7COOH

Essentieel vetzuur

20:4∆5,8,11,14

Arachidonzuur

CH3(CH2)3(CH2C=C)4(CH2)3COOH

Precursor voor eicosanoide synthese

Triacylglyceriden • Glycerol • 3 vetzuren • Esterbindingen

Fosfolipiden • • • •

Glycerol fosfatidinezuur 2 vetzuren 1 fosforzuur X = ethanolamine, choline, glycerol, serine, inositol