Hoofdstuk 1. De chemie van het leven

1
Hoofdstuk 1. De chemie van het leven
Leven lt materie lt verbindingen lt elementen
2
Leven lt materie lt verbindingen lt elementen
al wat gewicht heeft en ruimte inneemt
3
Leven lt materie lt verbindingen lt elementen
een stof die niet in andere stoffen kan ontbonden
worden
4
92 natuurlijk 26 kunstmatig lt 25 voor het
leven
5
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
6
Elementen in het menselijk lichaam (massa)

• Calcium (Ca) 1.5

7
Calcium (Ca)

• belangrijk voor oa.

botvorming, bloedstolling, overdracht
zenuwimpulsen

• ziektebeelden bij tekort

fragiele beenderen, osteoporosis

• zit oa. in

kaas, melkproducten, sardientjes, sesamzaadjes
8
Elementen in het menselijk lichaam (massa)

• Calcium (Ca) 1.5
• Fosfor (P) 1.0

9
Fosfor (P)

• belangrijk voor oa.

vorming tanden en botten, vet- en eiwitmetabolisme

• ziektebeelden bij tekort

onvolgroeide botten, tanden

• zit oa. in

chocolade, zemelen, granen, soya, vis, eieren,
kaas, vlees, melkproducten, noten
10
Elementen in het menselijk lichaam (massa)

• Calcium (Ca) 1.5
• Fosfor (P) 1.0
• Kalium (K) 0.4

11
Kalium (K)

• belangrijk voor oa.

spierwerking, overdracht zenuwimpulsen,
eiwit- metabolisme

• ziektebeelden bij tekort

verstoorde spierwerking, hartritmestoornissen,
Verstoorde waterhuishouding

• zit oa. in

groenten, fruit (bananen !), brood, vis, melk,
12
Elementen in het menselijk lichaam (massa)

• Calcium (Ca) 1.5
• Fosfor (P) 1.0
• Kalium (K) 0.4
• Zwavel (S) 0.3
• Natrium (Na) 0.2
• Chloor (Cl) 0.2
• Magnesium (Mg) 0.1

13
Magnesium (Mg)

• belangrijk voor oa.

onderdeel van vele enzymen (energietransport) werk
ing spieren en zenuwen

• ziektebeelden bij tekort

krampen

• zit oa. in

granen, groenten, noten
14
Elementen in het menselijk lichaam (massa)

• Calcium (Ca) 1.5
• Fosfor (P) 1.0
• Kalium (K) 0.4
• Zwavel (S) 0.3
• Natrium (Na) 0.2
• Chloor (Cl) 0.2
• Magnesium (Mg) 0.1

spoorelementen (lt 0.01)
15
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
spoorelementen (lt 0.01)

• boor (B)
• chroom (Cr)
• kobalt (Co)
• koper (Cu)
• fluor (F)
• jood (I)
• ijzer (Fe)
• mangaan (Mn)
• selenium (Se)
• zink (Zn)
• ....

16
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
spoorelementen (lt 0.01)
onderdeel vitamine B-12

• boor (B)
• chroom (Cr)
• kobalt (Co)
• koper (Cu)
• fluor (F)
• jood (I)
• ijzer (Fe)
• mangaan (Mn)
• selenium (Se)
• zink (Zn)
• ....

bloedarmoede ontregeling zenuwstelsel
micro-organismen, dierlijke producten
17
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
spoorelementen (lt 0.01)

• boor (B)
• chroom (Cr)
• kobalt (Co)
• koper (Cu)
• fluor (F)
• jood (I)
• ijzer (Fe)
• mangaan (Mn)
• selenium (Se)
• zink (Zn)
• ....

cariës
zeezout, vis, leidingswater
18
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
spoorelementen (lt 0.01)
vorming schildklierhormonen

• boor (B)
• chroom (Cr)
• kobalt (Co)
• koper (Cu)
• fluor (F)
• jood (I)
• ijzer (Fe)
• mangaan (Mn)
• selenium (Se)
• zink (Zn)
• ....

krop, mentale retardatie, geremde groei,
haaruitval, vertraagde reflexen, droge huid
gejodeerd zout zeevruchten
19
Elementen in het menselijk lichaam (massa)
spoorelementen (lt 0.01)
onderdeel systemen zuurstofopname

• boor (B)
• chroom (Cr)
• kobalt (Co)
• koper (Cu)
• fluor (F)
• jood (I)
• ijzer (Fe)
• mangaan (Mn)
• selenium (Se)
• zink (Zn)
• ....

bloedarmoede
chocolade, zemelen, corn-flakes, muesli,
mosselen, gist, hart, lever, noten
20
Leven lt materie lt verbindingen lt elementen
stof bestaande uit twee of meer elementen
21
Natrium (Na)
Natriumchloride (NaCl)
Chloor (Cl)
22
(No Transcript)
23
Verbindingen
H
H - H structuurformule
H2 molecuulformule
24
Verbindingen
O
25
Verbindingen
O
twee covalente bindingen H20
26
Verbindingen
C
vier covalente bindingen CH4
27
Verbindingen

• covalente bindingen
• nonpolaire covalente bindingen (vb O2, CH4)
• polaire covalente bindingen (vb H20)

d-
O
d-
H
d
H
d
28
Verbindingen

• covalente bindingen
• ionische bindingen

Cl
Na
29
Verbindingen

• covalente bindingen
• ionische bindingen

Cl-
Na
Natriumion (een kation)
Chloorion (een anion)
Natriumchloride (NaCl)
30
Verbindingen
O

• covalente bindingen
• ionische bindingen
• waterstofbindingen

H
H
waterstofbinding
O
C
H
H
H
31
Verbindingen

• covalente bindingen
• ionische bindingen
• waterstofbindingen
• Van der Waalskrachten

synaps
ontvangende cel
receptormolecule
zendende cel
signaalmolecule
32
Vorm en functie van moleculen
vorm molecule orbitalen
H2, O2 lineair
H20 V-vormig
CH4 tetrahedron
33
Vorm en functie van moleculen
endorfine
morfine
N S
C H O
34
Chemische reacties
2 H2 02 2 H20
reagentia
product
3 H2 N2 2 NH3
chemisch evenwicht
35
De moleculen van het leven

• Water

36
Water eigenschappen

• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen

37
Water eigenschappen

• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen
• hoge specifieke warmte (buffer)
• hoge verdampingswarmte

38
Water eigenschappen

• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen
• hoge specifieke warmte (buffer)
• hoge verdampingswarmte
• lagere densiteit in vaste toestand

39
Water eigenschappen

• hoge cohesie dankzij waterstofbindingen
• hoge specifieke warmte (buffer)
• hoge verdampingswarmte
• lagere densiteit in vaste toestand
• uitstekende solvent

40
Water dissociatie
41
Water de pH-schaal pH -logH
0
1
maagzuur, citroenzuur
2
H gt OH-
azijn, bier, wijn, cola
3
tomatensap
4
zwarte koffie
5
regenwater
6
urine
7
zuiver water
H OH-
menselijk bloed
8
zeewater
9
10
11
H lt OH-
huishoudelijk ammoniak
12
huishoudelijk bleekmiddel
13
schoonmaakproducten oven
14
42
Water buffers
H gt OH-
7
H OH-
menselijk bloed
H lt OH-
43
Water zure regen (pH lt 5.6)
44
De moleculen van het leven

• Water
• Koolhydraten

• Suikers
• Polysacchariden

45
Koolhydraten suikers

• Structuur

monosacchariden (CH20)x
46
Koolhydraten suikers

• Structuur

monosacchariden (CH20)x
hexosen (glucose, galactose, fructose)
pentosen (ribose, ribulose)
47
Koolhydraten suikers

• Structuur

monosacchariden disacchariden
gl
gl
maltose
O
gl
gal
lactose
O
gl
fr
sucrose
O
48
Koolhydraten suikers

• Functies

• energiebron
• bouwstenen voor aminozuren, vetzuren, ...

49
Koolhydraten polysacchariden

• Structuur

amylose amylopectine
glycogeen
50
Koolhydraten polysacchariden

• Functies

• opslag van suikers

planten zetmeel
51
Koolhydraten polysacchariden

• Functies

• opslag van suikers

planten zetmeel
dieren glycogeen
52
Koolhydraten polysacchariden

• Functies

• energiebron
• structurele ondersteuning

planten cellulose
globale productie 100 000 000 000 ton/jaar
53
Koolhydraten polysacchariden

• Functies

• energiebron
• structurele ondersteuning

planten cellulose
dieren chitine
54
De moleculen van het leven

• Water
• Koolhydraten
• Lipiden

• Vetten
• Fosfolipiden
• Steroïden

55
Lipiden vetten

• Structuur

niet-polaire, dus hydrofobe staarten
56
Lipiden vetten

• Structuur

onverzadigde vetzuren
57
Lipiden vetten

• Structuur

58
Lipiden vetten

• Structuur

verzadigde vetzuren
59
Lipiden vetten

• Structuur

60
Lipiden vetten

• Functies

• energieopslag

61
Lipiden fosfolipiden

• Structuur

vetzuren
glycerol
fosfaatgroep
hydrofiele kop
hydrofobe staart
62
Lipiden fosfolipiden

• Structuur

hydrofiele kop
hydrofobe staart
water
micelle
63
Lipiden fosfolipiden

• Structuur

water
fosfolipiden bilayer
64
Lipiden fosfolipiden

• Functies

• membranen

65
Lipiden steroïden

• Structuur

H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
HO
cholesterol
66
Lipiden steroïden

• Functies

• precursor van sexhormonen
• (testosteron, oestrogenen)
• precursor vitamine D, gal
• veroorzaakt artherosclerose

67
De moleculen van het leven

• Water
• Koolhydraten
• Lipiden
• Eiwitten (proteïnen)

68
Eiwitten

• Structuur

polypeptide
aminozuren
69
Eiwitten

• Structuur

aminozuren
Glycine (Gly) Threonine (Thr) Alanine
(Ala) Cysteine (Cys) Valine (Val) Tyrosine
(Tyr) Leucine (Leu) Asparagine (Asp) Isoleucine
(Ile) Glutamine (Gln) Methionine
(Met) Aspartinezuur (Asp) Phenylalanine
(Phe) Glutaminezuur (Glu) Tryptofan
(Trp) Lysine (Lys) Proline (Pro) Arginine
(Arg) Serine (Ser) Histidine (His)
70
Eiwitten

• Structuur

• primaire structuur

1 2 3 4 5 6 7 146
Val-His-Leu-Thr-Pro- Glu-Glu-...
71
Eiwitten

• Structuur

• primaire structuur
• secundaire structuur

72
Eiwitten

• Structuur

• primaire structuur
• secundaire structuur
• tertiaire structuur

73
Eiwitten

• Structuur

• primaire structuur
• secundaire structuur
• tertiaire structuur
• quaternaire structuur

74
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning

75
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning

76
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning
• opslageiwitten opslaan van aminozuren

77
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning
• opslageiwitten opslaan van aminozuren
• transporteiwitten transporteren

78
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning
• opslageiwitten opslaan van aminozuren
• transporteiwitten transporteren
• hormonale eiwitten coördinatie

vb insuline
79
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning
• opslageiwitten opslaan van aminozuren
• transporteiwitten transporteren
• hormonale eiwitten coördinatie
• contractiele eiwitten beweging

80
Eiwitten

• Functies

• structurele eiwitten ondersteuning
• opslageiwitten opslaan van aminozuren
• transporteiwitten transporteren
• hormonale eiwitten coördinatie
• contractiele eiwitten beweging
• receptoreiwitten ontvangen signalen
• defensieve eiwitten verdediging cellen
• enzymatische eiwitten bevorderen reacties

81
De moleculen van het leven

• Water
• Koolhydraten
• Lipiden
• Eiwitten (proteïnen)
• Nucleïnezuren

• DNA desoxyribonucleic acid
• RNA ribonucleic acid

82
Nucleïnezuren

• Structuur

polynucleotideketen
nucleotiden
83
Nucleïnezuren

• Structuur

84
Nucleïnezuren

• Structuur

pyrimidinen
purinen
85
Nucleïnezuren

• Structuur

86
Nucleïnezuren

• Structuur

DNA
A-T G-C
dubbele helix
87
Nucleïnezuren

• Functies

• opslag genetische informatie
• replicatie
• synthese RNA
• synthese eiwitten

DNA
RNA

• informatie-overdracht
• transport

88

• Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingen
• Moleculen van het leven
• Celmetabolisme

pathways anabole en katabole
89

• ATP-cyclus
• mechanische arbeid

90

• ATP-cyclus
• mechanische arbeid
• transport

91

• ATP-cyclus
• mechanische arbeid
• transport

92

• ATP-cyclus
• mechanische arbeid
• transport

93

• ATP-cyclus
• mechanische arbeid
• transport
• chemische arbeid

94
ATP-cyclus
ATP
95
ATP-cyclus
ATP
ADP
één werkende spiercel 10 000 000 ATP s-1
96

• Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingen
• Moleculen van het leven
• Celmetabolisme

• ATP-cyclus
• Enzymen

97
Enzymen
sucrose glucose fructose
sucr
ase
98
Enzymen
sucrose
actieve site
sucrase
99
Enzymen
100
Enzymen
fructose
glucose
101
Enzymen

• temperatuurs- en pH-gevoelig
• cofactoren, co-enzymen
• inhibitoren
• competitieve inhibitoren
• niet-competitieve inhibitoren

102
Enzymen
substraat
enzyme
103
Enzymen
competitieve inhibitor
enzyme
104
Enzymen
enzyme
105
Enzymen
niet-competitieve inhibitor
enzyme
106

• Chemie van het leven
• Chemische elementen en verbindingen
• Moleculen van het leven
• Celmetabolisme

• ATP-cyclus
• Enzymen
• Controle van het metabolisme