1 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
Biomoleculen
H1 – Inleiding
Van cellen tot atomen
Omdat we in zeer kleine getallen
werken gebruiken we Angstrom (Å),
dit is de afstand tussen een
enkelvoudige koolstofverbinding.
Å = 1,0 × 10-10 m
Tijdschaal
We moeten ook altijd rekening
houden over welke tijdschaal we spreken, dit is namelijk meestal altijd
heel snel vb. het metabolisme, zien, … Complexere reacties gaan langer
duren vb. vorming van een eiwit/ bacterie.
!!De evolutie van eiwitten duurt miljoenen jaren!!
Soorten biomoleculen
- Eiwitten
- Suikers (sachariden)
- Nucleïnezuren
- Vetten (lipiden)
Water is GEEN biomoleculen maar al deze soorten biomoleculen komen
voor in WATERIGE omgevingen.
Chemische samenstelling
,2 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
De chemische samenstelling van biomoleculen bestaat primair uit C, H, O
(94%) ook bestaan biomoleculen uit secundaire elementen N, P, S, Cl, K,
Ca, Mg (6%) dit is nodig om de bionaire balans in de cellen te behouden.
Als er een “tekort” is aan deze elementen is dit geen probleem
aangezien er genoeg van is in een cel.
Als de microbestanddelen (Fe, Zn, I) en/of de sporen (Mn, Cu, Co, F, Se)
een daling of stijging in concentratie meemaken kan dit voor grote
problemen zorgen aangezien er een klein percentage van is.
Drie dimensionele structuur
De structuur van een biomolecule is soms belangrijker als “welk elementje
zit daar”, het vervult dus een zeer belangrijke rol bij de biochemische &
fysiologische functie van een biomolecule.
Voorbeeld: enzymatische reactie
Als er een mutaties voordoet kan er door het
“sleutel slot principe” / de 3D – vorm niks
gebeuren
- Space filling: atomen worden voorgesteld als bollen welke
overeenkomen met de werkelijke ruimte dat een atoom inneemt
- Ball & stick: atomen worden voorgesteld als bollen bindingen als
stick, atomen zijn altijd dezelfde grootte met verbindingen van
stokjes
Bindingen & functionele groepen
Interacties tussen de atomen van biomoleculen
Er zijn zeer veel interacties mogelijk waardoor we ze gaan verdelen onder
de covalente interacties & de niet-covalente interacties
De meeste zijn niet-covalent & zijn over het algemeen zwak maar
omdat ze altijd met zoveel voorkomen zijn ze wel heel belangrijk.
Ze zijn niet vast & dus kunnen ze makkelijk verbroken worden
waardoor ze zorgen voor de flexibiliteit van de structuren, dit is zeer
belangrijk want in reacties moet er verandering mogelijk zijn
Covalente binding
,3 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
Het is een binding waarbij atomen elektronen gaan delen, het is een zeer
sterke binding. Covalente bindingen zijn geen ionaire bindingen want
hierbij is er een complet e transfer van elektronen
Overzicht belangrijke covalente bindingen:
Niet – covalente interacties
Deze interacties hebben een groot effect op de structuur van de
biomolecule, individueel zijn ze wel (zeer) zwak maar samengesteld
zorgen ze voor de stabiliteit van de molecule. Omdat ze individueel zwak
zijn ze makkelijk te verbreken. Hierdoor zorgen ze voor de nodige
flexibiliteit in de structuur welke nodig is voor de functie van de
biomolecule.
Dipoolinteracties
Een dipool is een structuur waar de lading niet gelijk verdeeld is over de
molecule, één kant is positiever als de andere kant.
De nettolading kan ook in totaal nul zijn vb. water, maar de verdeling kan
nog steeds niet gelijk zijn
Het dipoolmoment µ is de maat voor de polariteit van de molecule & wordt
aangeduid als een vector met grootte µ = q . x
(q: lading & x: afstand)
Er zijn permanente & geïnduceerde dipolen
De geïnduceerde dipolen ontstaan wanneer een molecule een
dipoolmoment krijgt d.m.v. een elektrisch veld vb. een aromatische
verbinding
, 4 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
De vorm van de verbinding speelt
ook een enorme rol bij het bepalen
van het dipoolmoment.
Van de Waals krachten
Elk atoom heeft een elektronen wolk alle sinds ze
nemen een ruimte in. Als 2 wolken dicht tegen
elkaar aankomen gaan ze zich zeer krachtig
afstoten, de minimale afstand waarbij 2 wolken
elkaar niet gaan afstoten is de Van der Waals
radius R.
Deze krachten zorgen er voor dat sommige
bewegingen niet mogelijk zijn waardoor ze ook
voor een groot deel gaan bepalen hoe de 3D-
structuren van biomoleculen eruit gaan zien.
!!Komen we veel tegen!!
Waterstofbruggen
Dit zijn intermoleculaire krachten tussen een
elektronenpaar op een sterk elektronegatief atoom
en een naburig H-atoom
Niet-covalente interacties
- Zoutbruggen
Elektrostatische binding tussen 2 tegengestelde geladen atomen
- Hydrofobe interacties
Bij groepen die geen interacties aangaan met water
Voorbeeld: biomoleculen in een waterige omgeving kunne hydrofoob
zijn waardoor ze “verplicht” zijn om een eiwit te vormen
Biomoleculen
H1 – Inleiding
Van cellen tot atomen
Omdat we in zeer kleine getallen
werken gebruiken we Angstrom (Å),
dit is de afstand tussen een
enkelvoudige koolstofverbinding.
Å = 1,0 × 10-10 m
Tijdschaal
We moeten ook altijd rekening
houden over welke tijdschaal we spreken, dit is namelijk meestal altijd
heel snel vb. het metabolisme, zien, … Complexere reacties gaan langer
duren vb. vorming van een eiwit/ bacterie.
!!De evolutie van eiwitten duurt miljoenen jaren!!
Soorten biomoleculen
- Eiwitten
- Suikers (sachariden)
- Nucleïnezuren
- Vetten (lipiden)
Water is GEEN biomoleculen maar al deze soorten biomoleculen komen
voor in WATERIGE omgevingen.
Chemische samenstelling
,2 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
De chemische samenstelling van biomoleculen bestaat primair uit C, H, O
(94%) ook bestaan biomoleculen uit secundaire elementen N, P, S, Cl, K,
Ca, Mg (6%) dit is nodig om de bionaire balans in de cellen te behouden.
Als er een “tekort” is aan deze elementen is dit geen probleem
aangezien er genoeg van is in een cel.
Als de microbestanddelen (Fe, Zn, I) en/of de sporen (Mn, Cu, Co, F, Se)
een daling of stijging in concentratie meemaken kan dit voor grote
problemen zorgen aangezien er een klein percentage van is.
Drie dimensionele structuur
De structuur van een biomolecule is soms belangrijker als “welk elementje
zit daar”, het vervult dus een zeer belangrijke rol bij de biochemische &
fysiologische functie van een biomolecule.
Voorbeeld: enzymatische reactie
Als er een mutaties voordoet kan er door het
“sleutel slot principe” / de 3D – vorm niks
gebeuren
- Space filling: atomen worden voorgesteld als bollen welke
overeenkomen met de werkelijke ruimte dat een atoom inneemt
- Ball & stick: atomen worden voorgesteld als bollen bindingen als
stick, atomen zijn altijd dezelfde grootte met verbindingen van
stokjes
Bindingen & functionele groepen
Interacties tussen de atomen van biomoleculen
Er zijn zeer veel interacties mogelijk waardoor we ze gaan verdelen onder
de covalente interacties & de niet-covalente interacties
De meeste zijn niet-covalent & zijn over het algemeen zwak maar
omdat ze altijd met zoveel voorkomen zijn ze wel heel belangrijk.
Ze zijn niet vast & dus kunnen ze makkelijk verbroken worden
waardoor ze zorgen voor de flexibiliteit van de structuren, dit is zeer
belangrijk want in reacties moet er verandering mogelijk zijn
Covalente binding
,3 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
Het is een binding waarbij atomen elektronen gaan delen, het is een zeer
sterke binding. Covalente bindingen zijn geen ionaire bindingen want
hierbij is er een complet e transfer van elektronen
Overzicht belangrijke covalente bindingen:
Niet – covalente interacties
Deze interacties hebben een groot effect op de structuur van de
biomolecule, individueel zijn ze wel (zeer) zwak maar samengesteld
zorgen ze voor de stabiliteit van de molecule. Omdat ze individueel zwak
zijn ze makkelijk te verbreken. Hierdoor zorgen ze voor de nodige
flexibiliteit in de structuur welke nodig is voor de functie van de
biomolecule.
Dipoolinteracties
Een dipool is een structuur waar de lading niet gelijk verdeeld is over de
molecule, één kant is positiever als de andere kant.
De nettolading kan ook in totaal nul zijn vb. water, maar de verdeling kan
nog steeds niet gelijk zijn
Het dipoolmoment µ is de maat voor de polariteit van de molecule & wordt
aangeduid als een vector met grootte µ = q . x
(q: lading & x: afstand)
Er zijn permanente & geïnduceerde dipolen
De geïnduceerde dipolen ontstaan wanneer een molecule een
dipoolmoment krijgt d.m.v. een elektrisch veld vb. een aromatische
verbinding
, 4 Biomoleculen & cellen – 1ste Bachelor Biomedische
De vorm van de verbinding speelt
ook een enorme rol bij het bepalen
van het dipoolmoment.
Van de Waals krachten
Elk atoom heeft een elektronen wolk alle sinds ze
nemen een ruimte in. Als 2 wolken dicht tegen
elkaar aankomen gaan ze zich zeer krachtig
afstoten, de minimale afstand waarbij 2 wolken
elkaar niet gaan afstoten is de Van der Waals
radius R.
Deze krachten zorgen er voor dat sommige
bewegingen niet mogelijk zijn waardoor ze ook
voor een groot deel gaan bepalen hoe de 3D-
structuren van biomoleculen eruit gaan zien.
!!Komen we veel tegen!!
Waterstofbruggen
Dit zijn intermoleculaire krachten tussen een
elektronenpaar op een sterk elektronegatief atoom
en een naburig H-atoom
Niet-covalente interacties
- Zoutbruggen
Elektrostatische binding tussen 2 tegengestelde geladen atomen
- Hydrofobe interacties
Bij groepen die geen interacties aangaan met water
Voorbeeld: biomoleculen in een waterige omgeving kunne hydrofoob
zijn waardoor ze “verplicht” zijn om een eiwit te vormen
