Hoofdstuk 2: Chemie van de cel
Vijf basisfundamenten:
1. Karakteristieken van koolstof
2. Karakteristieken van water (universeel oplossingsmiddel)
3. Selectieve permeabiliteit van membranen
4. Synthese van macromoleculen door polymerisatie
5. Zelfassemblage van complexen van macromoleculen
Belang van koolstof
Bindingseigenschappen:
• Koolstof (C). Valentie van 4, vormt 4 covalente bindingen.
Atomen zijn het meest stabiel als ze omringd zijn door 8 atomen: octetstructuur
• Covalente bindingen met zichzelf en met andere atomen.
Koolstof are most likely to het vormen van bindingen met andere C-atomen, H, O, N of S.
Valentiegetal: aantal covalente bindingen die een atoom kan vormen.
C-bevattende moleculen zijn stabiel
Bindingsenergie: de energie vereist om een 1 mol van bindingen te breken (~6x 10 23).
Uitgedrukt in kcal/mol.
Energie om covalente bindingen te breken:
C-C, 83 kcal/mol
C-N, 70 kcal/mol
C-O, 84 kcal/mol
C-H, 99 kcal/mol
C=C, 146 kcal/mol
C≡C, 212 kcal/mol
Zichtbaar licht is lager in energie dan C-C-bindingen, als dit niet het geval was, zou zichtbaar licht de
covalente bindingen breken en het leven zoals we het kennen zou niet
bestaan.
Ultraviolet licht is wel veel hoger in energie en breekt deze bindingen wel,
waardoor het zo een groot probleem is dat we een gat in de ozonlaag
hebben.
, Hydrocarbons: C’s met alleen H gebonden, deze zijn niet oplosbaar in water (op ethyleen na)
Polaire bindingen zijn te wijten aan hoge electronegativiteit van O en S in vergelijking met C en H.
Hoge wateroplosbaarheid!
C-bevattende moleculen kunnen ook stereo-isomeren vormen.
C-atoom is een tetrahedrale structuur. Stereo-isomeren zijn het spiegelbeeld van elkaar met dezlefde
structuurformule. Een C-atoom met 4 verschillende substituenten is een asymmetrisch koolstof
atoom.
Voor een atoom met n asymmetrische C-atomen zijn er 2 n stereo-isomeren.
Het belang van water
Polair: H-bruggen (1/10 zo sterk als covalente binding), het is een soort niet-covalente binding. In
vloeibaar water worden deze H-bruggen continu gevormd en afgebroken, maar elk watermolecuul is
telkens aan 3 buren gebonden. In ijs aan 4 buurmoleculen zodat er een soort kristalstructuur
ontstaat. Het feit dat water zo samenhangend is, zorgt voor het hoge kookpunt, hoge oppervlakte-
spanning (insecten op water lopen), hoge soortelijke warmte (hoeveelheid warmte die moet
geabsorbeerd worden om temperatuur 1oC te laten toenemen (1 cal per gram): stabiliseert
temperatuur!) en hoge verdampingswarmte (warmte die nodig is om water te doen verdampen:
uitstekend afkoelmiddel!).
Water en pH:
• 2H2O → H3+O + OH- pH = -log [H3+O] = -log [H+]
• pH = 0-14, zuiver water heeft een pH van 7,0
• HA ↔ H+ + A- k = [H+] [A-] / [HA] pk = -log k
• [H+] = k [HA] / [A-] pH= -log k – log [HA] / [A -]
= pk + log [A -] / [HA]
Henderson-Hasselbalch
Vijf basisfundamenten:
1. Karakteristieken van koolstof
2. Karakteristieken van water (universeel oplossingsmiddel)
3. Selectieve permeabiliteit van membranen
4. Synthese van macromoleculen door polymerisatie
5. Zelfassemblage van complexen van macromoleculen
Belang van koolstof
Bindingseigenschappen:
• Koolstof (C). Valentie van 4, vormt 4 covalente bindingen.
Atomen zijn het meest stabiel als ze omringd zijn door 8 atomen: octetstructuur
• Covalente bindingen met zichzelf en met andere atomen.
Koolstof are most likely to het vormen van bindingen met andere C-atomen, H, O, N of S.
Valentiegetal: aantal covalente bindingen die een atoom kan vormen.
C-bevattende moleculen zijn stabiel
Bindingsenergie: de energie vereist om een 1 mol van bindingen te breken (~6x 10 23).
Uitgedrukt in kcal/mol.
Energie om covalente bindingen te breken:
C-C, 83 kcal/mol
C-N, 70 kcal/mol
C-O, 84 kcal/mol
C-H, 99 kcal/mol
C=C, 146 kcal/mol
C≡C, 212 kcal/mol
Zichtbaar licht is lager in energie dan C-C-bindingen, als dit niet het geval was, zou zichtbaar licht de
covalente bindingen breken en het leven zoals we het kennen zou niet
bestaan.
Ultraviolet licht is wel veel hoger in energie en breekt deze bindingen wel,
waardoor het zo een groot probleem is dat we een gat in de ozonlaag
hebben.
, Hydrocarbons: C’s met alleen H gebonden, deze zijn niet oplosbaar in water (op ethyleen na)
Polaire bindingen zijn te wijten aan hoge electronegativiteit van O en S in vergelijking met C en H.
Hoge wateroplosbaarheid!
C-bevattende moleculen kunnen ook stereo-isomeren vormen.
C-atoom is een tetrahedrale structuur. Stereo-isomeren zijn het spiegelbeeld van elkaar met dezlefde
structuurformule. Een C-atoom met 4 verschillende substituenten is een asymmetrisch koolstof
atoom.
Voor een atoom met n asymmetrische C-atomen zijn er 2 n stereo-isomeren.
Het belang van water
Polair: H-bruggen (1/10 zo sterk als covalente binding), het is een soort niet-covalente binding. In
vloeibaar water worden deze H-bruggen continu gevormd en afgebroken, maar elk watermolecuul is
telkens aan 3 buren gebonden. In ijs aan 4 buurmoleculen zodat er een soort kristalstructuur
ontstaat. Het feit dat water zo samenhangend is, zorgt voor het hoge kookpunt, hoge oppervlakte-
spanning (insecten op water lopen), hoge soortelijke warmte (hoeveelheid warmte die moet
geabsorbeerd worden om temperatuur 1oC te laten toenemen (1 cal per gram): stabiliseert
temperatuur!) en hoge verdampingswarmte (warmte die nodig is om water te doen verdampen:
uitstekend afkoelmiddel!).
Water en pH:
• 2H2O → H3+O + OH- pH = -log [H3+O] = -log [H+]
• pH = 0-14, zuiver water heeft een pH van 7,0
• HA ↔ H+ + A- k = [H+] [A-] / [HA] pk = -log k
• [H+] = k [HA] / [A-] pH= -log k – log [HA] / [A -]
= pk + log [A -] / [HA]
Henderson-Hasselbalch
