H3 BIOLOGICAL MOLECULES
Organische moleculen bevatten koolstof en vaak ook waterstof en zuurstof. Anorganische
moleculen bevatten geen koolstof. Biologische moleculen zijn alle moleculen die
geproduceerd worden door levende dingen.
Atomen kunnen twee, vier, of zes elektronen delen, dit is een covalente binding.
,Functionele groepen zijn atomen of groepen atomen die veel voorkomen als aanhangsel
aan de koolstof-ruggengraat van organische moleculen.
Kleine organische moleculen (zoals suikers of aminozuren) worden aan elkaar geplakt om
grotere biologische moleculen te vormen (zoals zetmeel of eiwitten). De kleine subunits
heten monomeren, de kettingen zijn polymeren.
Monomeren worden vaak aan elkaar vast gemaakt door een proces genaamd dehydration
synthesis. Hierbij wordt een H+ van het ene molecuul afgehaald en een OH- van de ander,
waardoor er een opening ontstaat in de buitenste schillen van de twee moleculen, waardoor
de twee moleculen elektronen gaan delen en dus een covalente binding aangaan. De H+ en
OH- vormen samen een watermolecuul.
Bij hydrolyse wordt een molecuul opgebroken tot de originele subunits door er water aan
toe te voegen. Verteringsenzymen gebruiken hydrolyse om voedsel af te breken.
Koolhydraatmoleculen bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof, in de 1:2:1 ratio. Alle
koolhydraten zijn of (1) kleine, oplosbare suikermoleculen, of (2) polymeren van suiker
(bijvoorbeeld zetmeel). Een koolhydraat bestaand uit één suikermolecuul heet een
monosaccharide, als twee of meer monosaccharides zijn verbonden heet het een
polysaccharide. Suikers zijn hydrofiel.
Koolhydraten hebben meestal de chemische formule (CH2O)n, met n als aantal
koolstofatomen in de ruggengraat van het molecuul.
,Glucose (C6H12O6) is de meest voorkomende monosaccharide in organismen en de
primaire energiebron van cellen. Veel organismen synthetiseren andere monosaccharides
met dezelfde formule als glucose, maar met een iets andere ruimtelijke bouw. Andere veel
voorkomende monosaccharides (zoals ribose en deoxyribose in DNA en RNA) hebben vijf
koolstofatomen in plaats van zes.
Monosaccharides worden gelinkt met dehydration synthesis tot disaccharides of
polysaccharides. Disaccharides worden vaak gebruikt voor short-term energy storage in
planten. Wanneer de energie nodig is, worden de disaccharides door hydrolyse opgebroken
tot hun monosaccharides.
Een polymeer bestaand uit veel monosaccharides, heet een polysaccharide. De meeste
polysaccharides lossen niet op in water bij lichaamstemperatuur, omdat het het polaire OH-
deel is weggehaald tijdens dehydration synthesis. Ze kunnen wel onder de juiste
omstandigheden gehydrolyseerd worden, bijvoorbeeld door de enzymen in je speeksel.
Planten gebruiken zetmeel vaak als een energy-storage molecule. Het wordt vaak gevormd
in de wortels en zaden en bestaat uit vertakte kettingen van tot een half miljoen glucose
subunits. Glycogen, een korte termijn energie opslag in dieren, is ook een ketting van
glucose moleculen, maar is veel meer vertakt dan zetmeel. Het wordt vooral in de lever en
spieren opgeslagen.
Een van de meest belangrijke structurele polysaccharides is cellulose, wat zit in de
celwanden van planten. Het is een polymeer van glucose, maar de glucose monomeren
zitten om en om (rechtop en ondersteboven). Geen een gewervelde kan de bindingen
tussen deze glucose moleculen in cellulose breken met zijn eigen gesynthetiseerde
enzymen. Sommige dieren, zoals koeien en termieten, hebben microben in hun
verteringsstelsel die de cellulose wel kunnen verteren.
Een andere ondersteunende polysaccharide is chitine, wat zit in de exoskeletten van
insecten, krabben en spinnen. Het verstevigd ook de celwanden van veel schimmels. Het
lijkt op cellulose, alleen bevatten de glucose subunits een stikstof bevattende functionele
groep.
Koolhydraten kunnen ook onderdelen vormen van grotere moleculen, zoals de koolhydraten
die vastzitten aan eiwitten en samen het plasmamembraan vormen.
, Eiwitten ontstaan, net als zetmeel, door het linken van simpele subunits. De meeste cellen
bevatten honderden verschillende enzymen, eiwitten die verschillende chemische reacties
bevorderen. Andere eiwitten, zoals keratine in haar en nagels, zijn structureel.
De subunits van eiwitten zijn aminozuren. Er zijn 20 verschillende soorten aminozuren, die
allemaal dezelfde basisstructuur hebben, maar een andere ‘R’ groep. Een centraal
koolstofatoom zit gebonden aan een waterstofatoom en drie functionele groepen: een
aminogroep met stikstof (—NH2), een carbonzuur (—COOH), en de ‘R’ groep. Door de R
groep heeft ieder aminozuur eigen eigenschappen. Het aminozuur cysteine heeft als eindige
een zwavel bevattende R groep en kan hiermee covalente disulfide bindingen vormen met
een ander cysteine molecuul.
Eiwitten worden ook gevormd door dehydratie. De stikstof uit de aminogroep van het ene
molecuul wordt bevestigd aan de koolstof in de zuurgroep van het andere molecuul met een
enkele covalente binding, waarbij water vrijkomt. Dit is een peptide binding. De gevormde
(korte) ketting heet een peptide. Met de toevoeging van meer aminozuren ontstaat een
polypeptide ketting. Een eiwit bestaat uit een of meer polypeptide kettingen.
Interacties tussen aminozuren en hun R groepen veroorzaken twists, folds en
interconnections die eiwitten hun driedimensionale vorm geven. Er zijn vier niveaus van
well-defined eiwitstructuren: primair, secundair, tertiair en quartair. De eerste drie structuren
zijn karakteristiek voor veel eiwitten, de quaternaire structuur komt voor in eiwitten als
hemoglobine wat twee of meer polypeptide kettingen bevat.
1. De primaire structuur is de volgorde van de aminozuren in een eiwit.
2. De secundaire structuur ontstaat doordat de positie van specifieke aminozuren in
de volgorde er voor zorgen dat er waterstofbruggen worden gevormd op bepaalde
plekken in de polypeptide, tussen C=O en N-H plekken. Wanneer de H-bruggen
vormen tussen het 2e en 4e aminozuur, ontstaat een helix. Andere polypeptide
kettingen vouwen zichzelf op, waardoor een pleated sheet (geplooid blad) ontstaat.
3. De tertiaire structuur van een molecuul wordt bepaald door zijn primaire en
secundaire structuur en door de omgeving waar het molecuul zich bevindt.
4. De quaternaire structuur komt voor in eiwitten die verschillende polypeptides heeft
die gelinkt zijn met H-bruggen, S-bruggen of een dipool-dipoolbinding.
Organische moleculen bevatten koolstof en vaak ook waterstof en zuurstof. Anorganische
moleculen bevatten geen koolstof. Biologische moleculen zijn alle moleculen die
geproduceerd worden door levende dingen.
Atomen kunnen twee, vier, of zes elektronen delen, dit is een covalente binding.
,Functionele groepen zijn atomen of groepen atomen die veel voorkomen als aanhangsel
aan de koolstof-ruggengraat van organische moleculen.
Kleine organische moleculen (zoals suikers of aminozuren) worden aan elkaar geplakt om
grotere biologische moleculen te vormen (zoals zetmeel of eiwitten). De kleine subunits
heten monomeren, de kettingen zijn polymeren.
Monomeren worden vaak aan elkaar vast gemaakt door een proces genaamd dehydration
synthesis. Hierbij wordt een H+ van het ene molecuul afgehaald en een OH- van de ander,
waardoor er een opening ontstaat in de buitenste schillen van de twee moleculen, waardoor
de twee moleculen elektronen gaan delen en dus een covalente binding aangaan. De H+ en
OH- vormen samen een watermolecuul.
Bij hydrolyse wordt een molecuul opgebroken tot de originele subunits door er water aan
toe te voegen. Verteringsenzymen gebruiken hydrolyse om voedsel af te breken.
Koolhydraatmoleculen bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof, in de 1:2:1 ratio. Alle
koolhydraten zijn of (1) kleine, oplosbare suikermoleculen, of (2) polymeren van suiker
(bijvoorbeeld zetmeel). Een koolhydraat bestaand uit één suikermolecuul heet een
monosaccharide, als twee of meer monosaccharides zijn verbonden heet het een
polysaccharide. Suikers zijn hydrofiel.
Koolhydraten hebben meestal de chemische formule (CH2O)n, met n als aantal
koolstofatomen in de ruggengraat van het molecuul.
,Glucose (C6H12O6) is de meest voorkomende monosaccharide in organismen en de
primaire energiebron van cellen. Veel organismen synthetiseren andere monosaccharides
met dezelfde formule als glucose, maar met een iets andere ruimtelijke bouw. Andere veel
voorkomende monosaccharides (zoals ribose en deoxyribose in DNA en RNA) hebben vijf
koolstofatomen in plaats van zes.
Monosaccharides worden gelinkt met dehydration synthesis tot disaccharides of
polysaccharides. Disaccharides worden vaak gebruikt voor short-term energy storage in
planten. Wanneer de energie nodig is, worden de disaccharides door hydrolyse opgebroken
tot hun monosaccharides.
Een polymeer bestaand uit veel monosaccharides, heet een polysaccharide. De meeste
polysaccharides lossen niet op in water bij lichaamstemperatuur, omdat het het polaire OH-
deel is weggehaald tijdens dehydration synthesis. Ze kunnen wel onder de juiste
omstandigheden gehydrolyseerd worden, bijvoorbeeld door de enzymen in je speeksel.
Planten gebruiken zetmeel vaak als een energy-storage molecule. Het wordt vaak gevormd
in de wortels en zaden en bestaat uit vertakte kettingen van tot een half miljoen glucose
subunits. Glycogen, een korte termijn energie opslag in dieren, is ook een ketting van
glucose moleculen, maar is veel meer vertakt dan zetmeel. Het wordt vooral in de lever en
spieren opgeslagen.
Een van de meest belangrijke structurele polysaccharides is cellulose, wat zit in de
celwanden van planten. Het is een polymeer van glucose, maar de glucose monomeren
zitten om en om (rechtop en ondersteboven). Geen een gewervelde kan de bindingen
tussen deze glucose moleculen in cellulose breken met zijn eigen gesynthetiseerde
enzymen. Sommige dieren, zoals koeien en termieten, hebben microben in hun
verteringsstelsel die de cellulose wel kunnen verteren.
Een andere ondersteunende polysaccharide is chitine, wat zit in de exoskeletten van
insecten, krabben en spinnen. Het verstevigd ook de celwanden van veel schimmels. Het
lijkt op cellulose, alleen bevatten de glucose subunits een stikstof bevattende functionele
groep.
Koolhydraten kunnen ook onderdelen vormen van grotere moleculen, zoals de koolhydraten
die vastzitten aan eiwitten en samen het plasmamembraan vormen.
, Eiwitten ontstaan, net als zetmeel, door het linken van simpele subunits. De meeste cellen
bevatten honderden verschillende enzymen, eiwitten die verschillende chemische reacties
bevorderen. Andere eiwitten, zoals keratine in haar en nagels, zijn structureel.
De subunits van eiwitten zijn aminozuren. Er zijn 20 verschillende soorten aminozuren, die
allemaal dezelfde basisstructuur hebben, maar een andere ‘R’ groep. Een centraal
koolstofatoom zit gebonden aan een waterstofatoom en drie functionele groepen: een
aminogroep met stikstof (—NH2), een carbonzuur (—COOH), en de ‘R’ groep. Door de R
groep heeft ieder aminozuur eigen eigenschappen. Het aminozuur cysteine heeft als eindige
een zwavel bevattende R groep en kan hiermee covalente disulfide bindingen vormen met
een ander cysteine molecuul.
Eiwitten worden ook gevormd door dehydratie. De stikstof uit de aminogroep van het ene
molecuul wordt bevestigd aan de koolstof in de zuurgroep van het andere molecuul met een
enkele covalente binding, waarbij water vrijkomt. Dit is een peptide binding. De gevormde
(korte) ketting heet een peptide. Met de toevoeging van meer aminozuren ontstaat een
polypeptide ketting. Een eiwit bestaat uit een of meer polypeptide kettingen.
Interacties tussen aminozuren en hun R groepen veroorzaken twists, folds en
interconnections die eiwitten hun driedimensionale vorm geven. Er zijn vier niveaus van
well-defined eiwitstructuren: primair, secundair, tertiair en quartair. De eerste drie structuren
zijn karakteristiek voor veel eiwitten, de quaternaire structuur komt voor in eiwitten als
hemoglobine wat twee of meer polypeptide kettingen bevat.
1. De primaire structuur is de volgorde van de aminozuren in een eiwit.
2. De secundaire structuur ontstaat doordat de positie van specifieke aminozuren in
de volgorde er voor zorgen dat er waterstofbruggen worden gevormd op bepaalde
plekken in de polypeptide, tussen C=O en N-H plekken. Wanneer de H-bruggen
vormen tussen het 2e en 4e aminozuur, ontstaat een helix. Andere polypeptide
kettingen vouwen zichzelf op, waardoor een pleated sheet (geplooid blad) ontstaat.
3. De tertiaire structuur van een molecuul wordt bepaald door zijn primaire en
secundaire structuur en door de omgeving waar het molecuul zich bevindt.
4. De quaternaire structuur komt voor in eiwitten die verschillende polypeptides heeft
die gelinkt zijn met H-bruggen, S-bruggen of een dipool-dipoolbinding.
