Hoofdstuk 2
De chemie van de cel
• Vijf basisfundamenten:
1. Het belang van koolstof: geschikt als ruggengraat van belangrijke biologische
moleculen
2. Het belang van water: geschikt als oplosmiddel
3. Belang van selectieve permeabiliteit van membranen: membranen bepalen
cellulaire compartimenten en regelen beweging van moleculen en ionen in en
uit cellen en organellen
4. Het belang van synthese van macromoleculen (eiwitten, nucleïnezuren,
lipiden, suikers) door polymerisatie uit kleinere moleculen/ monomeren
5. Het belang van zelfassemblage (hoe ze hun 3-dimentionele structuur
aannemen, hoe ze spontaan condenseren tot grotere
complexen, organellen) van macromoleculen
Chemische elementen op aarde en in levende wezens
H, C en O zijn kwantitatief het belangrijkste in een organisme
Meest voorkomende op aarde: Si (in stenen) en O
C:
Bestuderen van cellulaire moleculen = het bestuderen van
verbindingen die koolstof bevatten
Bijna elke molecule die belangrijk is in de biologische cel
heeft een ruggengraad van kolstofatomen die covalent aan elkaar verbonden zijn in
ketens of ringen
Organische chemie = studie van alle klassen van in de natuur voorkomende of
gesynthetiseerde koolstof houdende verbindingen
Meest belangrijke molecule in biologische moleculen `
Koolstof houdende moleculen hebben hun diversiteit en stabiliteit te danken aan
specifieke bindingseigenschappen van koolstof
=> vooral hoe koolstofatomen met elkaar en met andere chemische elementen van
biologisch belang omgaan
=> valentie 4 (tetravalent) : kan 4 chemische bindingen met andere atomen vormen
en wanneer dit gebeurt (covalent) zal C zijn octetstructuur bereiken (= stabiel)
=> op deze manier hebben koolstof houdende moleculen een grote diversiteit
in moleculaire structuur en functie omdat elke C 4 elementen kan binden
(inclusief zichzelf)
Vormen meestal covalente bindingen met andere koolstofatomen, O, H (daarom
komt het zo veel voor in cellen) , N en S
=> altijd een of meer elektronen op de buitenste schil nodig om de octetstructuur te
kunnen bereiken
, Het periodiek systeem van de elementen
In het lichaam komen de elementen uit groep I en VII voor als ionen zodat ze de
edelgasconfiguratie hebben
C-bevattende moleculen zijn stabiel
Bindingsenergie: de energie vereist om een 1 mol van bindingen te breken (~6x
1023 deeltjes).
=> deze energie is nodig om de binding te breken, is dus niet de energie die in
het molecule zelf zit
Uitgedrukt in kcal/mol. (cal= de hoeveelheid energie nodig om 1kg water met
1°C te laten stijgen)
Het kost een grote hoeveelheid energie om een covalente binding te verbreken
Thermische energie: energie van willekeurige beweging van atomen en
moleculen
Sterke covalente bindingen zijn essentieel voor het leven
Hoe korter de golflengte hoe meer energie
Verbindingsenergie van covalente bindingen kunnen enkel verbroken
worden met UV (energie-inhoud van zichtbaar licht is niet sterk genoeg =>
gelukkig want anders zou het leven zoals nu niet kunnen bestaan)
=> UV gevaarlijk: maakt covalente bindingen kapot
Bezorgd over vervuilende stoffen die de ozonlaag kapot maken (die filtert
het UV-licht zodat er niet zoveel van aan het aardoppervlak komt)
Functonele groepen
Specifieke groepen van atomen die karaktistieke chemische eigenschappen aan het
molecule geven waaraan ze zijn gehecht
=> zij zorgen voor de reactiviteit van moleculen
Geladen Functionele groepen
Een aantal groepen gaan ionen
vormen bij een neutrale PH van 7 in
cellen
Fosfaatgroep:
H3PO4 = Ho-P = Pi= Pa
De chemie van de cel
• Vijf basisfundamenten:
1. Het belang van koolstof: geschikt als ruggengraat van belangrijke biologische
moleculen
2. Het belang van water: geschikt als oplosmiddel
3. Belang van selectieve permeabiliteit van membranen: membranen bepalen
cellulaire compartimenten en regelen beweging van moleculen en ionen in en
uit cellen en organellen
4. Het belang van synthese van macromoleculen (eiwitten, nucleïnezuren,
lipiden, suikers) door polymerisatie uit kleinere moleculen/ monomeren
5. Het belang van zelfassemblage (hoe ze hun 3-dimentionele structuur
aannemen, hoe ze spontaan condenseren tot grotere
complexen, organellen) van macromoleculen
Chemische elementen op aarde en in levende wezens
H, C en O zijn kwantitatief het belangrijkste in een organisme
Meest voorkomende op aarde: Si (in stenen) en O
C:
Bestuderen van cellulaire moleculen = het bestuderen van
verbindingen die koolstof bevatten
Bijna elke molecule die belangrijk is in de biologische cel
heeft een ruggengraad van kolstofatomen die covalent aan elkaar verbonden zijn in
ketens of ringen
Organische chemie = studie van alle klassen van in de natuur voorkomende of
gesynthetiseerde koolstof houdende verbindingen
Meest belangrijke molecule in biologische moleculen `
Koolstof houdende moleculen hebben hun diversiteit en stabiliteit te danken aan
specifieke bindingseigenschappen van koolstof
=> vooral hoe koolstofatomen met elkaar en met andere chemische elementen van
biologisch belang omgaan
=> valentie 4 (tetravalent) : kan 4 chemische bindingen met andere atomen vormen
en wanneer dit gebeurt (covalent) zal C zijn octetstructuur bereiken (= stabiel)
=> op deze manier hebben koolstof houdende moleculen een grote diversiteit
in moleculaire structuur en functie omdat elke C 4 elementen kan binden
(inclusief zichzelf)
Vormen meestal covalente bindingen met andere koolstofatomen, O, H (daarom
komt het zo veel voor in cellen) , N en S
=> altijd een of meer elektronen op de buitenste schil nodig om de octetstructuur te
kunnen bereiken
, Het periodiek systeem van de elementen
In het lichaam komen de elementen uit groep I en VII voor als ionen zodat ze de
edelgasconfiguratie hebben
C-bevattende moleculen zijn stabiel
Bindingsenergie: de energie vereist om een 1 mol van bindingen te breken (~6x
1023 deeltjes).
=> deze energie is nodig om de binding te breken, is dus niet de energie die in
het molecule zelf zit
Uitgedrukt in kcal/mol. (cal= de hoeveelheid energie nodig om 1kg water met
1°C te laten stijgen)
Het kost een grote hoeveelheid energie om een covalente binding te verbreken
Thermische energie: energie van willekeurige beweging van atomen en
moleculen
Sterke covalente bindingen zijn essentieel voor het leven
Hoe korter de golflengte hoe meer energie
Verbindingsenergie van covalente bindingen kunnen enkel verbroken
worden met UV (energie-inhoud van zichtbaar licht is niet sterk genoeg =>
gelukkig want anders zou het leven zoals nu niet kunnen bestaan)
=> UV gevaarlijk: maakt covalente bindingen kapot
Bezorgd over vervuilende stoffen die de ozonlaag kapot maken (die filtert
het UV-licht zodat er niet zoveel van aan het aardoppervlak komt)
Functonele groepen
Specifieke groepen van atomen die karaktistieke chemische eigenschappen aan het
molecule geven waaraan ze zijn gehecht
=> zij zorgen voor de reactiviteit van moleculen
Geladen Functionele groepen
Een aantal groepen gaan ionen
vormen bij een neutrale PH van 7 in
cellen
Fosfaatgroep:
H3PO4 = Ho-P = Pi= Pa
