Scheikunde samenvatting hoofdstuk 14:
Chemie van het leven
Paragraaf 14.1: De cel
Een levend organisme bestaat uit vaste delen (zoals skelet en tanden) en zachte delen. De zachte delen
bestaan voor een groot deel uit water waarin allerlei stoffen zijn opgelost. Een levend organisme
moet steeds kunnen reageren op signalen uit de omgeving. Er worden dus voortdurend moleculen
afgebroken en nieuwe gevormd.
Een organisme kan uit 1 cel bestaan (bacteriën) of uit miljarden (dieren en planeten). Hoe
verschillend bacteriën, planten en dieren ook van elkaar zijn, het functioneren van hun cellen is in
essentie identiek. Hierbij spelen 4 bijzondere soorten moleculen een belangrijke rol:
DNA/RNA, eiwitten, vetten en koolhydraten.
De cel wordt wel de eenheid van leven genoemd, omdat in een cel alle functies aanwezig zijn die
noodzakelijk zijn voor het voortbestaan van leven:
Het vermogen tot celdeling en het doorgeven van het genetisch materiaal
Het vermogen om energie vrij te maken uit verbindingen
Het kunnen maken van verbindingen die nodig zijn voor voortbestaan
DNA/mRNA:
DNA is het materiaal in de celkern waarin de erfelijke informatie ligt opgeslagen. Van dit DNA kan
een boodschappermolecuul (mRNA) worden gemaakt dat een kopie bevat van de erfelijke informatie
voor een bepaalde celfunctie.
- Dit mRNA verlaat de celkern en wordt naar de ribosomen in het ruw endoplasmatisch reticulum
vervoerd. De ribosomen kunnen de informatie uit het mRNA gebruiken om eiwitten te vormen.
- In het golgi-apparaat worden de gevormde eiwitten verder afgemaakt, opgeslagen en
gedistribueerd. Daarna zijn ze geschikt om de betrokken celfunctie uit te voeren.
- In vacuolen worden eiwitten of andere stoffen opgeslagen.
- In de mitochondriën worden voedingsstoffen afgebroken, waarbij energie vrijkomt die nodig is voor
deze productieprocessen.
Een mens bestaat voor circa 70% uit water. Al je organen en
weefsels zijn opgebouwd uit cellen en alle cellen zijn gevuld met
water. Het gevulde deel met water noem je het cytoplasma.
,De cellen worden omgeven door een celmembraan. De moleculen die het membraan vormen
(fosfolipde) moeten voldoende hydrofoob zijn, zodat de membranen niet oplossen in het
cytoplasma. Maar aan de andere kant moeten ze ook voldoende hydrofiel zijn om een stabiele dunne
laag in het water te kunnen vormen, zodat de cel langere tijd kan blijven bestaan. Een celmembraan
is een dubbele laag fosfolipiden, waarbij de hydrofobe staarten naar elkaar toe gericht zijn en de
hydrofiele koppen naar buiten. De fosfolipiden kunnen langs elkaar bewegen en ook eiwitten die in
het celmembraan verankerd zitten, kunnen in het membraan bewegen.
Er moeten voortdurend voedingsstoffen de cel in en afvalstoffen de cel uit. Om dat transport door de
celmembranen mogelijk te maken, zijn verschillende systemen aanwezig.
- In het geval van concentratieverschillen van een stof aan weerszijden van een celmembraan kan er
diffusie/passief transport plaatsvinden. Dit is in de richting van de laagste concentratie. Dit kan
alleen bij kleine ongeladen moleculen zoals CO2, H2O, C2H5OH.
- Alle overige deeltjes zoals grotere moleculen en ionen hebben een specifiek transporteiwit nodig.
Als er geen transport gewenst is, blokkeert het transporteiwit de doorgang van de moleculen
Als de concentratie aan 1 kant van het celmembraan hoger moet zijn dan aan de andere kant, is
actief transport nodig. Stoffen worden opgenomen vanuit een gebied met een lage concentratie
naar een gebied met een hoge concentratie van die opgeloste stoffen. Actief transport vereist
energie (meestal in de vorm van ATP) en de tussenkomst van membraaneiwitten. Dit in tegenstelling
tot diffusie, dat geen energie kost, omdat de opgeloste stoffen daar stromen van een gebied met een
hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie opgeloste stoffen.
, Paragraaf 14.2: Koolhydraten
Koolhydraten functioneren vooral als brandstof maar ook als bouwstoffen. Een teveel aan
koolhydraten wordt omgezet in glycogeen of vet en opgeslagen.
Koolhydraten danken hun naam aan het feit dat ze kunnen worden ontleed in louter koolstof en
water. Kenmerkend aan koolhydraten is het grote aantal OH-groepen en het feit dat ze in eenheden
van ringstructuren voorkomen. De standaard molecuulformule is Cn(H2O)m
Er wordt onderscheid gemaakt in 3 vormen van koolhydraten: (zie Binas T67F)
1) monosachariden koolhydraten die uit 1 ringstructuur bestaan (voorbeeld: D-glucose)
Dit zijn dezelfde moleculen. De rechter tekening is
de schematische structuurformule. Op elke
hoekpunt waar geen atoom is getekend, zit een C-
atoom. Losse H-atomen worden ook weggelaten.
Het rechter molecuul tekent sneller. Deze manier
van tekenen mag alleen bij koolhydraten!
2) disachariden koolhydraten die uit 2 gekoppelde ringstructuren bestaan (voorbeeld: maltose)
3) polysachariden koolhydraten met lange ketens van aan elkaar gekoppelde ringstructuren
(voorbeeld: amylose)
Kenmerken monosachariden: Kenmerken polysachariden:
- uitstekend oplossen in water door vele OH-groepen - niet goed oplosbaar in water
- ‘’Snelle suikers’’ omdat ze snel worden afgevoerd - ‘’Langzame suikers’’ omdat het afbreken enige tijd kost
- Ideaal om energie te vervoeren en te verbranden - functioneert als bouwstof
- minder geschikt om energie op te slaan - geschikt om energie op te slaan (opgeslagen als glycogeen)
- Het smaakt zoet - smaakt niet zoet (pasta bestaat uit zetmeel/amylose)
Paragraaf 14.3: Vetten
Vetten zijn essentiële bouwstoffen voor je lichaam, je kunt niet zonder.
Vetten zijn tri-esters van glycerol (propaan-1,2,3-triol) en drie vetzuren. Vetzuren zijn organische
carbonzuren met 1 carboxygroep en een koolstofketen van meer dan 2 C-atomen. Deze tri-esters
worden in het lichaam met behulp van enzymen afgebroken tot glycerol en vetzuren via een
hydrolysereactie, waarbij 3 watermoleculen per vetmolecuul nodig zijn.
Chemie van het leven
Paragraaf 14.1: De cel
Een levend organisme bestaat uit vaste delen (zoals skelet en tanden) en zachte delen. De zachte delen
bestaan voor een groot deel uit water waarin allerlei stoffen zijn opgelost. Een levend organisme
moet steeds kunnen reageren op signalen uit de omgeving. Er worden dus voortdurend moleculen
afgebroken en nieuwe gevormd.
Een organisme kan uit 1 cel bestaan (bacteriën) of uit miljarden (dieren en planeten). Hoe
verschillend bacteriën, planten en dieren ook van elkaar zijn, het functioneren van hun cellen is in
essentie identiek. Hierbij spelen 4 bijzondere soorten moleculen een belangrijke rol:
DNA/RNA, eiwitten, vetten en koolhydraten.
De cel wordt wel de eenheid van leven genoemd, omdat in een cel alle functies aanwezig zijn die
noodzakelijk zijn voor het voortbestaan van leven:
Het vermogen tot celdeling en het doorgeven van het genetisch materiaal
Het vermogen om energie vrij te maken uit verbindingen
Het kunnen maken van verbindingen die nodig zijn voor voortbestaan
DNA/mRNA:
DNA is het materiaal in de celkern waarin de erfelijke informatie ligt opgeslagen. Van dit DNA kan
een boodschappermolecuul (mRNA) worden gemaakt dat een kopie bevat van de erfelijke informatie
voor een bepaalde celfunctie.
- Dit mRNA verlaat de celkern en wordt naar de ribosomen in het ruw endoplasmatisch reticulum
vervoerd. De ribosomen kunnen de informatie uit het mRNA gebruiken om eiwitten te vormen.
- In het golgi-apparaat worden de gevormde eiwitten verder afgemaakt, opgeslagen en
gedistribueerd. Daarna zijn ze geschikt om de betrokken celfunctie uit te voeren.
- In vacuolen worden eiwitten of andere stoffen opgeslagen.
- In de mitochondriën worden voedingsstoffen afgebroken, waarbij energie vrijkomt die nodig is voor
deze productieprocessen.
Een mens bestaat voor circa 70% uit water. Al je organen en
weefsels zijn opgebouwd uit cellen en alle cellen zijn gevuld met
water. Het gevulde deel met water noem je het cytoplasma.
,De cellen worden omgeven door een celmembraan. De moleculen die het membraan vormen
(fosfolipde) moeten voldoende hydrofoob zijn, zodat de membranen niet oplossen in het
cytoplasma. Maar aan de andere kant moeten ze ook voldoende hydrofiel zijn om een stabiele dunne
laag in het water te kunnen vormen, zodat de cel langere tijd kan blijven bestaan. Een celmembraan
is een dubbele laag fosfolipiden, waarbij de hydrofobe staarten naar elkaar toe gericht zijn en de
hydrofiele koppen naar buiten. De fosfolipiden kunnen langs elkaar bewegen en ook eiwitten die in
het celmembraan verankerd zitten, kunnen in het membraan bewegen.
Er moeten voortdurend voedingsstoffen de cel in en afvalstoffen de cel uit. Om dat transport door de
celmembranen mogelijk te maken, zijn verschillende systemen aanwezig.
- In het geval van concentratieverschillen van een stof aan weerszijden van een celmembraan kan er
diffusie/passief transport plaatsvinden. Dit is in de richting van de laagste concentratie. Dit kan
alleen bij kleine ongeladen moleculen zoals CO2, H2O, C2H5OH.
- Alle overige deeltjes zoals grotere moleculen en ionen hebben een specifiek transporteiwit nodig.
Als er geen transport gewenst is, blokkeert het transporteiwit de doorgang van de moleculen
Als de concentratie aan 1 kant van het celmembraan hoger moet zijn dan aan de andere kant, is
actief transport nodig. Stoffen worden opgenomen vanuit een gebied met een lage concentratie
naar een gebied met een hoge concentratie van die opgeloste stoffen. Actief transport vereist
energie (meestal in de vorm van ATP) en de tussenkomst van membraaneiwitten. Dit in tegenstelling
tot diffusie, dat geen energie kost, omdat de opgeloste stoffen daar stromen van een gebied met een
hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie opgeloste stoffen.
, Paragraaf 14.2: Koolhydraten
Koolhydraten functioneren vooral als brandstof maar ook als bouwstoffen. Een teveel aan
koolhydraten wordt omgezet in glycogeen of vet en opgeslagen.
Koolhydraten danken hun naam aan het feit dat ze kunnen worden ontleed in louter koolstof en
water. Kenmerkend aan koolhydraten is het grote aantal OH-groepen en het feit dat ze in eenheden
van ringstructuren voorkomen. De standaard molecuulformule is Cn(H2O)m
Er wordt onderscheid gemaakt in 3 vormen van koolhydraten: (zie Binas T67F)
1) monosachariden koolhydraten die uit 1 ringstructuur bestaan (voorbeeld: D-glucose)
Dit zijn dezelfde moleculen. De rechter tekening is
de schematische structuurformule. Op elke
hoekpunt waar geen atoom is getekend, zit een C-
atoom. Losse H-atomen worden ook weggelaten.
Het rechter molecuul tekent sneller. Deze manier
van tekenen mag alleen bij koolhydraten!
2) disachariden koolhydraten die uit 2 gekoppelde ringstructuren bestaan (voorbeeld: maltose)
3) polysachariden koolhydraten met lange ketens van aan elkaar gekoppelde ringstructuren
(voorbeeld: amylose)
Kenmerken monosachariden: Kenmerken polysachariden:
- uitstekend oplossen in water door vele OH-groepen - niet goed oplosbaar in water
- ‘’Snelle suikers’’ omdat ze snel worden afgevoerd - ‘’Langzame suikers’’ omdat het afbreken enige tijd kost
- Ideaal om energie te vervoeren en te verbranden - functioneert als bouwstof
- minder geschikt om energie op te slaan - geschikt om energie op te slaan (opgeslagen als glycogeen)
- Het smaakt zoet - smaakt niet zoet (pasta bestaat uit zetmeel/amylose)
Paragraaf 14.3: Vetten
Vetten zijn essentiële bouwstoffen voor je lichaam, je kunt niet zonder.
Vetten zijn tri-esters van glycerol (propaan-1,2,3-triol) en drie vetzuren. Vetzuren zijn organische
carbonzuren met 1 carboxygroep en een koolstofketen van meer dan 2 C-atomen. Deze tri-esters
worden in het lichaam met behulp van enzymen afgebroken tot glycerol en vetzuren via een
hydrolysereactie, waarbij 3 watermoleculen per vetmolecuul nodig zijn.
