Inleidend college
Algemene informatie
Onderwijsvormen
- Hoor- en responsiecolleges zijn ook tentamenstof!
- Practica verplicht & tentamenstof
Tentamen
- Schriftelijk
- Open boek: alleen Campbell
- 31 januari tentamen, 4 mei hertentamen
Thema's: energiehuishouding van cellen en weefsels, spierarbeid & stikstofhuishouding
Introductie metabolisme
Basaalstofwisseling: energieverbruik bij minimale inspanning
Ringsluiting: O van de C5 komt in de ring, H van C5 gaat naar O van C1
Katabolisme: afbraak grote moleculen, oxidatief
Anabolisme: synthese moleculen, reductief
Oxidatie: verlies van elektronen door reductor/elektrondonor
Reductie: winst van elektronen door oxidator/elektronacceptor
- Ultieme oxidator: zuurstof, neemt makkelijk elektronen op (mbv water)
Redoxreacties
- Oxidatiereactie kenmerken: afname H, enkele binding wordt dubbele binding
- NAD kan makkelijk elektronen opnemen/afstaan, dus handig in redoxreacties
- NAD is oxidator, dus iets dat reageert met NAD is dan een reductor
- FAD is ook een oxidator
,Energiehuishouding van cellen en weefsels
ZSO1: Metabole processen (SBU8)
Doel
- Benoemen, tekenen en beschrijven van de functionele groepen van organische verbindingen
- Herkennen, benoemen en tekenen van structuurformules van de bouwstenen van
koolhydraten, eiwitten en vetten
- Beschrijven van de belangrijkste processen en chemische verbindingen die ten grondslag
liggen aan de energiehuishouding en hun belang aangeven voor de energievoorziening in het
lichaam
Samenvatting Campbell
1.2 & 1.3 (blz. 2-16) Het begin van de biologie
Organische chemie: tak van de chemie die zich bezighoudt met organische verbindingen (C-atomen)
Elke stof die voorkomt in een levend organisme kan ook gesynthetiseerd worden in een lab
Big bang: waterstof, helium & lithium gevormd, de rest gevormd door;
- Thermonucleaire reacties die normaal plaatsvinden in sterren
- Explosies van sterren
- De activiteit van kosmische straling buiten sterren sinds de vorming van de melkweg
Vroeger was er heel weinig vrije zuurstof en er was geen ozonlaag om UV-licht te blokkeren
Double-origin theory: ontwikkeling van enzymen als katalysator en DNA/RNA als coderend systeem
ontstonden gescheiden en de combinatie heeft het leven zoals we het nu kennen ontwikkeld
16.1 (blz. 490-497) Koolhydraten
Monosachariden: eenvoudigste koolhydraten, 3-6 C-atomen
Disachariden: suikers bestaande uit 2 monosachariden
Oligosachariden: suikers bestaande uit een paar monosachariden
Polysachariden: suikers bestaande uit een groot aantal monosachariden
Functie koolhydraten: energiebron, cel-cel interactie, structuur
Aldose: polyhydroxy aldehyde
Ketose: polydydroxy keton
Naamgeving afhankelijk van aantal C-atomen: aldotriose/ketotriose, aldotetrose, aldopentose, etc.
Stereoisomeren: dezelfde chemische formule en volgorde van atomen, andere 3D structuur
- Optische isomeren: asymmetrisch (chiraal) atoom
o Enantiomeren: elkaars spiegelbeeld, non-superimposable
o Diastereomeren: niet elkaars spiegelbeeld, non-superimposable
▪ Epimeren: in precies één asymmetrisch C-atoom omgekeerd configuratie
, • Anomeer: isomeer van een koolhydraat in ringvorm
o Alfa: OH onder, bèta: OH boven
- Cis-trans isomeren
Chiraal atoom: asymmetrisch C-atoom (4 verschillende groepen gebonden)
- D-configuratie: hydroxylgroep rechts van één-na-laatste C-atoom
- L-configuratie hydroxylgroep links van één-na-laatste C-atoom
Rechts in Fischer → onder in Haworth
Fischerprojectie Haworthprojectie Chair conformatie
Hemiacetal: aldehyde + alcohol → in aldohexoses
Hemiketal: keton + alcohol → in ketohexoses
Furanose: cyclisch suiker met een 5-ring bestaande uit 4 C en 1 O
Pyranose: cyclisch suiker met een 6-ring bestaande uit 5 C en 1 O
16.2 (blz. 498-503) Reacties van monosachariden
Oxidatie: reductor staat elektronen af
Reductie: oxidator neemt elektronen op
Glycoside: minimaal één suiker gebonden aan een ander molecuul via een glycoside-binding
- Furanoside: glycoside met een furanose
- Pyranoside: glycoside met een pyranose
1.6 & 6.1 (blz. 25-28, 141-144) Thermodynamica & enzymkinetiek
Thermodynamica: studie van transformaties en transport van energie
1e wet van thermodynamica: energiebehoud, nooit meer dan 100% efficiëntie, winnen kan niet
2e wet van thermodynamica: energieverlies, nooit 100% efficiëntie bij energie-transport
Vrije energie (G): geeft informatie over de spontaniteit van de reactie
Standaard vrije energieverschil (∆G⁰): energie reactieproducten – energie reactanten
, - ∆G < 0: spontane exergonische reactie; vindt plaats zonder interventie van buitenaf
- ∆G = 0: Equilibrium; netto geen reactie
- ∆G > 0: geen spontane reactie, endergonisch; er is energie nodig
State-function: functie alleen afhankelijk van begin- en eindstaat van een systeem
Coupling: proces waarbij exergonische reactie levert energie voor endergonische reactie
Activatie-energie (∆G⁰‡): benodigde energie voor het op gang brengen van de reactie, katalysator
verlaagt de activatie-energie
Transition state: 'intermediate stage' in een reactie, top van het energiediagram
Verhoging van temperatuur verhoogt de reactiesnelheid, totdat de enzymen denatureren
Spontaan proces:
Niet-spontaan:
15.3 – 15.7 (blz. 471-486) Thermodynamica & enzymkinetiek
Metabolisme: stofwisseling, geheel van biochemische reacties in een organisme
Katabolisme: afbraak van grote moleculen naar kleine bouwstenen, levert energie, oxidatief
Anabolisme: synthese van biomoleculen met kleine moleculen als bouwsteen, kost energie, reductief
Redoxreacties: reacties waarbij elektronenoverdracht plaatsvindt
Halfreactie: reactie die óf het oxidatieve óf het reductieve deel van de redoxreactie weergeeft
Totaalreactie: som van de twee halfreacties, hierin staan geen elektronen
Co-enzym: non-eiwit dat deel is van enzymatische reactie en aan het eind geregenereerd wordt
- NADH → NAD+ + H+ + 2e-
- FADH2 → FAD + 2H+ + 2e-
Oxidatie van voedingsstoffen zorgt voor reductie van NAD+ of FAD
De energie die vrijkomt bij de reductie van NAD+ of FAD wordt gebruikt voor fosforylering van ADP
Hydrolyse van ATP naar ADP levert energie op
- ATP + H2O → ADP + Pi + H+
Activatie in bioenergetica: binding van een metaboliet aan een ander molecuul om de volgende
reactie van de metaboliet energetisch favoriet te maken
- Metaboliet: component van een metabolische pathway
- Co-enzym A (CoA): belangrijk co-enzym voor activatie
7.8 (blz. 191-192) Co-enzymen
Cofactoren: niet-eiwit substanties, deel van enzymatische reacties en wordt geregenereerd
- Metaalionen → oa. zuur-base reacties
- Co-enzymen: organische componenten, bijv. vitamines → oa. redoxreacties
Samenvatting Animaties
Eigenschappen metabolisme
- Eenrichtingsverkeer & irreversibel
- Eerste reactie bepaalt vaak de snelheid
- Cellen reguleren de balans tussen katabolisme en anabolisme
Hoofdtypen reacties: redoxreacties, groep transporten, hydrolysereacties, niet-hydrolytische
delingsreacties, isomerie, bindingsreacties
,Spiercellen krijgen ATP van verschillende bronnen
- ATP: onmiddellijke energielevering, maar niet voldoende voor langdurige inspanning
- Voorraad: creatinefosfaat & fosfocreatine, levert de fosfaat die samen met ADP ATP vormt
Plaatjes Campbell
,Werkgroepopdrachten
Vraag 1 t/m 4
Op papier
Vraag 5
Energierijke fosfaatbinding: binding waarbij voldoende energie vrijkomt wanneer deze binding
hydrolyseert om ATP te kunnen maken. (Tabel 15.1)
Fosfaatgroepen zitten vaak aan een atoom met daarnaast een C met een dubbele binding. Vaak
zitten er bij energierijke fosfaatbindingen bindingen naast met een dubbele band, dat is een kenmerk
van energierijke fosfaatbindingen. Om vervolgens te zien hoe energierijk de verbinding dan is, moet
je in de tabel kijken. Fosfoenolpyruvaat is de meest energierijke verbinding.
Vraag 6
a. Oxidatie is de afgifte van elektronen en reductie is de opname van elektronen
b. Campbell blz. 475
c. Oxidator: NAD+
Reductor: ethanol
d. 2 elektronen
Vraag 7
,2-hydroxy-propaanzuur/melkzuur
Vraag: welk co-enzym moet je toevoegen?
Reductor, dus NADH + H+ toevoegen
Er worden 2 elektronen overgedragen
NADH + H+ + pyruvaat → NAD+ + melkzuur
Elke stap van toevoeging van 1 H is 2 elektronen (zie plaatje inleidend college, blz. 473; linksboven).
Het aantal bindingen tussen een C en een O neemt toe bij oxidatie.
Vraag 8
Nee, want naast elektronen en waterstof komt er ook een zuurstofatoom vrij. Er wordt water
toegevoegd.
Kenmerken redox:
- Aantal H in zuurstofverbinding verandert (toename van H → reductie, afname van H →
oxidatie)
- Dehydrogenase
- Aantal bindingen tussen C en O neemt toe bij oxidatie.
Afbraak → katabolisme → oxidatie
, ZSO2: Glycolyse en glycogeenmetabolisme (SBU7)
Doel
- Beschrijven van de rol en het belang van glycolyse en glycogeenmetabolisme in de
energiehuishouding
- Formuleren van de eigenschappen van de belangrijkste routes van het energiemetabolisme
en onderscheiden van substraten, metabolieten, enzymen en cofactoren in het energie-
metabolisme
- Aangeven hoe en waarom cofactoren onderworpen zijn aan kringprocessen
Samenvatting Campbell
17.1 (blz. 520-524) Glycolyse
Oxidatiereactie:
Reductiereactie: NAD+ → NADH
Glycolyse: 1 glucose → 2 pyruvaat, vindt plaats in het cytosol, netto productie van 2 ATP
- Anaerobe metabolisme: eindproduct lactaat, alcohol fermentatie: eindproduct
17.2 (blz. 524-531) 1e fase glycolyse: glucose → 2 glyceraldehyde-3-fosfaat (2 ATPverbruik)
Isozymen: verschillende vormen van een enzym die dezelfde reactie katalyseren, maar met subtiele
fysieke en kinetische verschillen
ATP heeft een allosterisch effect op glycolyse-enzymen; het remt de enzymactiviteit, zodat in
aanwezigheid van ATP niet nog meer ATP gevormd wordt
Kinase: katalyseert fosforylering, enzym dat substraatgroep verplaatst van ATP naar substraat
Isomerase: katalyseert isomerisatie reactie
- Mutase: katalyseert verplaatsing van een functionele groep, isomerisatie
Aldolase: katalyseert splitsing van een molecuul
Dehydrogenase: katalyseert elektronenoverdracht bij redoxreactie
1e stappen glycolyse: glycose → glyceraldehyde-3-fosfaat
- Fosforylering: glucose → glucose-6-fosfaat, kost ATP
- Isomerisatie & fosforylering: glucose-6-fsofaat → fructose-6-fosfaat → fructose-1,6-
bifosfaat, kost ATP
- Splitsing: fructose-1,6-bisfosfaat → glyceraldehyde-3-fosfaat + hydroxyaceton fosfaat (3C)
Algemene informatie
Onderwijsvormen
- Hoor- en responsiecolleges zijn ook tentamenstof!
- Practica verplicht & tentamenstof
Tentamen
- Schriftelijk
- Open boek: alleen Campbell
- 31 januari tentamen, 4 mei hertentamen
Thema's: energiehuishouding van cellen en weefsels, spierarbeid & stikstofhuishouding
Introductie metabolisme
Basaalstofwisseling: energieverbruik bij minimale inspanning
Ringsluiting: O van de C5 komt in de ring, H van C5 gaat naar O van C1
Katabolisme: afbraak grote moleculen, oxidatief
Anabolisme: synthese moleculen, reductief
Oxidatie: verlies van elektronen door reductor/elektrondonor
Reductie: winst van elektronen door oxidator/elektronacceptor
- Ultieme oxidator: zuurstof, neemt makkelijk elektronen op (mbv water)
Redoxreacties
- Oxidatiereactie kenmerken: afname H, enkele binding wordt dubbele binding
- NAD kan makkelijk elektronen opnemen/afstaan, dus handig in redoxreacties
- NAD is oxidator, dus iets dat reageert met NAD is dan een reductor
- FAD is ook een oxidator
,Energiehuishouding van cellen en weefsels
ZSO1: Metabole processen (SBU8)
Doel
- Benoemen, tekenen en beschrijven van de functionele groepen van organische verbindingen
- Herkennen, benoemen en tekenen van structuurformules van de bouwstenen van
koolhydraten, eiwitten en vetten
- Beschrijven van de belangrijkste processen en chemische verbindingen die ten grondslag
liggen aan de energiehuishouding en hun belang aangeven voor de energievoorziening in het
lichaam
Samenvatting Campbell
1.2 & 1.3 (blz. 2-16) Het begin van de biologie
Organische chemie: tak van de chemie die zich bezighoudt met organische verbindingen (C-atomen)
Elke stof die voorkomt in een levend organisme kan ook gesynthetiseerd worden in een lab
Big bang: waterstof, helium & lithium gevormd, de rest gevormd door;
- Thermonucleaire reacties die normaal plaatsvinden in sterren
- Explosies van sterren
- De activiteit van kosmische straling buiten sterren sinds de vorming van de melkweg
Vroeger was er heel weinig vrije zuurstof en er was geen ozonlaag om UV-licht te blokkeren
Double-origin theory: ontwikkeling van enzymen als katalysator en DNA/RNA als coderend systeem
ontstonden gescheiden en de combinatie heeft het leven zoals we het nu kennen ontwikkeld
16.1 (blz. 490-497) Koolhydraten
Monosachariden: eenvoudigste koolhydraten, 3-6 C-atomen
Disachariden: suikers bestaande uit 2 monosachariden
Oligosachariden: suikers bestaande uit een paar monosachariden
Polysachariden: suikers bestaande uit een groot aantal monosachariden
Functie koolhydraten: energiebron, cel-cel interactie, structuur
Aldose: polyhydroxy aldehyde
Ketose: polydydroxy keton
Naamgeving afhankelijk van aantal C-atomen: aldotriose/ketotriose, aldotetrose, aldopentose, etc.
Stereoisomeren: dezelfde chemische formule en volgorde van atomen, andere 3D structuur
- Optische isomeren: asymmetrisch (chiraal) atoom
o Enantiomeren: elkaars spiegelbeeld, non-superimposable
o Diastereomeren: niet elkaars spiegelbeeld, non-superimposable
▪ Epimeren: in precies één asymmetrisch C-atoom omgekeerd configuratie
, • Anomeer: isomeer van een koolhydraat in ringvorm
o Alfa: OH onder, bèta: OH boven
- Cis-trans isomeren
Chiraal atoom: asymmetrisch C-atoom (4 verschillende groepen gebonden)
- D-configuratie: hydroxylgroep rechts van één-na-laatste C-atoom
- L-configuratie hydroxylgroep links van één-na-laatste C-atoom
Rechts in Fischer → onder in Haworth
Fischerprojectie Haworthprojectie Chair conformatie
Hemiacetal: aldehyde + alcohol → in aldohexoses
Hemiketal: keton + alcohol → in ketohexoses
Furanose: cyclisch suiker met een 5-ring bestaande uit 4 C en 1 O
Pyranose: cyclisch suiker met een 6-ring bestaande uit 5 C en 1 O
16.2 (blz. 498-503) Reacties van monosachariden
Oxidatie: reductor staat elektronen af
Reductie: oxidator neemt elektronen op
Glycoside: minimaal één suiker gebonden aan een ander molecuul via een glycoside-binding
- Furanoside: glycoside met een furanose
- Pyranoside: glycoside met een pyranose
1.6 & 6.1 (blz. 25-28, 141-144) Thermodynamica & enzymkinetiek
Thermodynamica: studie van transformaties en transport van energie
1e wet van thermodynamica: energiebehoud, nooit meer dan 100% efficiëntie, winnen kan niet
2e wet van thermodynamica: energieverlies, nooit 100% efficiëntie bij energie-transport
Vrije energie (G): geeft informatie over de spontaniteit van de reactie
Standaard vrije energieverschil (∆G⁰): energie reactieproducten – energie reactanten
, - ∆G < 0: spontane exergonische reactie; vindt plaats zonder interventie van buitenaf
- ∆G = 0: Equilibrium; netto geen reactie
- ∆G > 0: geen spontane reactie, endergonisch; er is energie nodig
State-function: functie alleen afhankelijk van begin- en eindstaat van een systeem
Coupling: proces waarbij exergonische reactie levert energie voor endergonische reactie
Activatie-energie (∆G⁰‡): benodigde energie voor het op gang brengen van de reactie, katalysator
verlaagt de activatie-energie
Transition state: 'intermediate stage' in een reactie, top van het energiediagram
Verhoging van temperatuur verhoogt de reactiesnelheid, totdat de enzymen denatureren
Spontaan proces:
Niet-spontaan:
15.3 – 15.7 (blz. 471-486) Thermodynamica & enzymkinetiek
Metabolisme: stofwisseling, geheel van biochemische reacties in een organisme
Katabolisme: afbraak van grote moleculen naar kleine bouwstenen, levert energie, oxidatief
Anabolisme: synthese van biomoleculen met kleine moleculen als bouwsteen, kost energie, reductief
Redoxreacties: reacties waarbij elektronenoverdracht plaatsvindt
Halfreactie: reactie die óf het oxidatieve óf het reductieve deel van de redoxreactie weergeeft
Totaalreactie: som van de twee halfreacties, hierin staan geen elektronen
Co-enzym: non-eiwit dat deel is van enzymatische reactie en aan het eind geregenereerd wordt
- NADH → NAD+ + H+ + 2e-
- FADH2 → FAD + 2H+ + 2e-
Oxidatie van voedingsstoffen zorgt voor reductie van NAD+ of FAD
De energie die vrijkomt bij de reductie van NAD+ of FAD wordt gebruikt voor fosforylering van ADP
Hydrolyse van ATP naar ADP levert energie op
- ATP + H2O → ADP + Pi + H+
Activatie in bioenergetica: binding van een metaboliet aan een ander molecuul om de volgende
reactie van de metaboliet energetisch favoriet te maken
- Metaboliet: component van een metabolische pathway
- Co-enzym A (CoA): belangrijk co-enzym voor activatie
7.8 (blz. 191-192) Co-enzymen
Cofactoren: niet-eiwit substanties, deel van enzymatische reacties en wordt geregenereerd
- Metaalionen → oa. zuur-base reacties
- Co-enzymen: organische componenten, bijv. vitamines → oa. redoxreacties
Samenvatting Animaties
Eigenschappen metabolisme
- Eenrichtingsverkeer & irreversibel
- Eerste reactie bepaalt vaak de snelheid
- Cellen reguleren de balans tussen katabolisme en anabolisme
Hoofdtypen reacties: redoxreacties, groep transporten, hydrolysereacties, niet-hydrolytische
delingsreacties, isomerie, bindingsreacties
,Spiercellen krijgen ATP van verschillende bronnen
- ATP: onmiddellijke energielevering, maar niet voldoende voor langdurige inspanning
- Voorraad: creatinefosfaat & fosfocreatine, levert de fosfaat die samen met ADP ATP vormt
Plaatjes Campbell
,Werkgroepopdrachten
Vraag 1 t/m 4
Op papier
Vraag 5
Energierijke fosfaatbinding: binding waarbij voldoende energie vrijkomt wanneer deze binding
hydrolyseert om ATP te kunnen maken. (Tabel 15.1)
Fosfaatgroepen zitten vaak aan een atoom met daarnaast een C met een dubbele binding. Vaak
zitten er bij energierijke fosfaatbindingen bindingen naast met een dubbele band, dat is een kenmerk
van energierijke fosfaatbindingen. Om vervolgens te zien hoe energierijk de verbinding dan is, moet
je in de tabel kijken. Fosfoenolpyruvaat is de meest energierijke verbinding.
Vraag 6
a. Oxidatie is de afgifte van elektronen en reductie is de opname van elektronen
b. Campbell blz. 475
c. Oxidator: NAD+
Reductor: ethanol
d. 2 elektronen
Vraag 7
,2-hydroxy-propaanzuur/melkzuur
Vraag: welk co-enzym moet je toevoegen?
Reductor, dus NADH + H+ toevoegen
Er worden 2 elektronen overgedragen
NADH + H+ + pyruvaat → NAD+ + melkzuur
Elke stap van toevoeging van 1 H is 2 elektronen (zie plaatje inleidend college, blz. 473; linksboven).
Het aantal bindingen tussen een C en een O neemt toe bij oxidatie.
Vraag 8
Nee, want naast elektronen en waterstof komt er ook een zuurstofatoom vrij. Er wordt water
toegevoegd.
Kenmerken redox:
- Aantal H in zuurstofverbinding verandert (toename van H → reductie, afname van H →
oxidatie)
- Dehydrogenase
- Aantal bindingen tussen C en O neemt toe bij oxidatie.
Afbraak → katabolisme → oxidatie
, ZSO2: Glycolyse en glycogeenmetabolisme (SBU7)
Doel
- Beschrijven van de rol en het belang van glycolyse en glycogeenmetabolisme in de
energiehuishouding
- Formuleren van de eigenschappen van de belangrijkste routes van het energiemetabolisme
en onderscheiden van substraten, metabolieten, enzymen en cofactoren in het energie-
metabolisme
- Aangeven hoe en waarom cofactoren onderworpen zijn aan kringprocessen
Samenvatting Campbell
17.1 (blz. 520-524) Glycolyse
Oxidatiereactie:
Reductiereactie: NAD+ → NADH
Glycolyse: 1 glucose → 2 pyruvaat, vindt plaats in het cytosol, netto productie van 2 ATP
- Anaerobe metabolisme: eindproduct lactaat, alcohol fermentatie: eindproduct
17.2 (blz. 524-531) 1e fase glycolyse: glucose → 2 glyceraldehyde-3-fosfaat (2 ATPverbruik)
Isozymen: verschillende vormen van een enzym die dezelfde reactie katalyseren, maar met subtiele
fysieke en kinetische verschillen
ATP heeft een allosterisch effect op glycolyse-enzymen; het remt de enzymactiviteit, zodat in
aanwezigheid van ATP niet nog meer ATP gevormd wordt
Kinase: katalyseert fosforylering, enzym dat substraatgroep verplaatst van ATP naar substraat
Isomerase: katalyseert isomerisatie reactie
- Mutase: katalyseert verplaatsing van een functionele groep, isomerisatie
Aldolase: katalyseert splitsing van een molecuul
Dehydrogenase: katalyseert elektronenoverdracht bij redoxreactie
1e stappen glycolyse: glycose → glyceraldehyde-3-fosfaat
- Fosforylering: glucose → glucose-6-fosfaat, kost ATP
- Isomerisatie & fosforylering: glucose-6-fsofaat → fructose-6-fosfaat → fructose-1,6-
bifosfaat, kost ATP
- Splitsing: fructose-1,6-bisfosfaat → glyceraldehyde-3-fosfaat + hydroxyaceton fosfaat (3C)
