Hoofdstuk 1. De chemie van het leven

Presentatie over: "Hoofdstuk 1. De chemie van het leven"— Transcript van de presentatie:

1 Hoofdstuk 1. De chemie van het leven
Leven < materie < verbindingen < elementen Een element is een substantie die niet door normale chemische reacties kan ontbonden worden in andere substanties.

2 Leven < materie < verbindingen < elementen
al wat gewicht heeft en ruimte inneemt

3 Leven < materie < verbindingen < elementen
een stof die niet in andere stoffen kan ontbonden worden

4 [92 natuurlijk + 26 kunstmatig] < 25 voor het leven
De tabel van Mendelejev of de periodieke tabel. Dmitri Ivanovich Mendelejev was de Russische scheikundige ( ) die de tabel opstelde. [92 natuurlijk + 26 kunstmatig] < 25 voor het leven

5 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
koolstof (C) : 18.5% waterstof (H) : 9.5% stikstof (N) : 3.3% overige elementen C, H, O en N nemen samen 96 % van het menselijke lichaam in. zuurstof (O) : 65%

6 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen Calcium (Ca) : 1.5% Een 8-tal andere elementen maken het grootste deel van de overige 4% uit. (Daarnaast zijn er nog een aantal spoorelementen, die in zeer kleine hoeveelheden voorkomen maar niettemin zeer belangrijk kunnen zijn).

7 botvorming, bloedstolling, overdracht zenuwimpulsen
Calcium (Ca) belangrijk voor oa. : botvorming, bloedstolling, overdracht zenuwimpulsen ziektebeelden bij tekort :                                         fragiele beenderen, osteoporosis zit oa. in : Ca is het mineraal dat het vaakst in onvoldoende mate aanwezig is in het dieet van mensen. Ongeveer 99% van alle Ca ligt vast in de beenderen en de tanden. De overige 1% circuleert in het bloed, waar het een reeks functies vervult. - helpt bij de spiercontractie - helpt regulatie van de hartcontracties - speelt een rol in de overdracht van zenuwimpulsen - helpt bij het stollen van het bloed Vitamine D speelt een belangrijke rol in de absorptie van Ca. De belangrijke balans tussen de hoeveelheid Ca in de botten en in het bloed staat onder invloed van hormonen. Een verstoorde balans leidt tot osteoporosis. Zwaar Ca-gebrek leidt tot tetanus (wondkramp). kaas, melkproducten, sardientjes, sesamzaadjes

8 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen Calcium (Ca) : 1.5% Fosfor (P) : 1.0 %

9 vorming tanden en botten, vet- en eiwitmetabolisme
Fosfor (P) belangrijk voor oa. : vorming tanden en botten, vet- en eiwitmetabolisme ziektebeelden bij tekort :                                         onvolgroeide botten, tanden zit oa. in : chocolade, zemelen, granen, soya, vis, eieren, kaas, vlees, melkproducten, noten

10 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen Calcium (Ca) : 1.5% Fosfor (P) : 1.0 % Kalium (K) : 0.4 %

11 spierwerking, overdracht zenuwimpulsen, eiwit- metabolisme
Kalium (K) belangrijk voor oa. : spierwerking, overdracht zenuwimpulsen, eiwit- metabolisme ziektebeelden bij tekort :                                         verstoorde spierwerking, hartritmestoornissen, Verstoorde waterhuishouding zit oa. in : Reguleert, in een nauwkeurige balans met natrium, de zenuwoverdracht en de spiercontracties (inclusief de hartslag). Regelt de waterhuishouding van de cellen. groenten, fruit (bananen !), brood, vis, melk,…

12 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen Calcium (Ca) : 1.5 % Fosfor (P) : 1.0 % Kalium (K) : 0.4 % Zwavel (S) : 0.3 % Natrium (Na) : 0.2 % Chloor (Cl) : 0.2 % Magnesium (Mg) : 0.1 %

13 onderdeel van vele enzymen (energietransport)
Magnesium (Mg) belangrijk voor oa. : onderdeel van vele enzymen (energietransport) werking spieren en zenuwen ziektebeelden bij tekort :                                         krampen zit oa. in : granen, groenten, noten

14 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
overige elementen Calcium (Ca) : 1.5 % Fosfor (P) : 1.0 % Kalium (K) : 0.4 % Zwavel (S) : 0.3 % Natrium (Na) : 0.2 % Chloor (Cl) : 0.2 % Magnesium (Mg) : 0.1 % Spoorelementen komen in zeer geringe concentraties voor. Sommige spoorelementen, zoals Fe, zijn noodzakelijk voor alle leven, andere spoorelementen zijn dat niet. + spoorelementen (< 0.01%)

15 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%) boor (B) chroom (Cr) kobalt (Co) koper (Cu) fluor (F) jood (I) ijzer (Fe) mangaan (Mn) selenium (Se) zink (Zn) ....

16 ontregeling zenuwstelsel
Elementen in het menselijk lichaam (massa%) + spoorelementen (< 0.01%) boor (B) chroom (Cr) kobalt (Co) koper (Cu) fluor (F) jood (I) ijzer (Fe) mangaan (Mn) selenium (Se) zink (Zn) .... onderdeel vitamine B-12 bloedarmoede ontregeling zenuwstelsel Kobalt is een onderdeel van vitamine B-12, een vitamine die noodzakelijk is voor de vorming van rode bloedcellen. Vegetariers moeten erop toezien dat ze voldoende vitamine B-12 binnen krijgen. micro-organismen, dierlijke producten

17 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%) boor (B) chroom (Cr) kobalt (Co) koper (Cu) fluor (F) jood (I) ijzer (Fe) mangaan (Mn) selenium (Se) zink (Zn) .... cariës In de jaren ontdekte men in de VS een inverse relatie tussen het fluoride-gehalte van het drinkwater en tandbederf. Sindsdien voegen sommige overheden F toe aan het water. Te hoge concentraties leiden echter tot vlekken op de tanden. zeezout, vis, leidingswater

18 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%) boor (B) chroom (Cr) kobalt (Co) koper (Cu) fluor (F) jood (I) ijzer (Fe) mangaan (Mn) selenium (Se) zink (Zn) .... vorming schildklierhormonen krop, mentale retardatie, geremde groei, haaruitval, vertraagde reflexen, droge huid De gemiddelde mens moet slechts 0.15 milligram jood opnemen. Jood is essentieel voor een goede werking van de schildklier, een zeer belangrijke klier gelegen onder het stemapparaat. Tijdens de ontwikkeling reguleren de hormonen die uitgescheiden worden door de schildklier de ontwikkeling van het skelet en de zenuwen. Jood-deficiëntie leidt dan tot een vorm van dwerggroei (cretinisme) en mentale retardatie. Tijdens het adulte leven beïnvloeden de hormonen nagenoeg elk ander orgaan. Gebrek aan jood leidt tot hypertrofie van de schildklier (krop) Toevoegen van jood aan het tafelzout helpt, maar men schat dat nog steeds 400 miljoen mensen leiden aan een jood-tekort. gejodeerd zout zeevruchten

19 Elementen in het menselijk lichaam (massa%)
+ spoorelementen (< 0.01%) boor (B) chroom (Cr) kobalt (Co) koper (Cu) fluor (F) jood (I) ijzer (Fe) mangaan (Mn) selenium (Se) zink (Zn) .... onderdeel systemen zuurstofopname bloedarmoede chocolade, zemelen, corn-flakes, muesli, mosselen, gist, hart, lever, noten

20 stof bestaande uit twee
Leven < materie < verbindingen < elementen stof bestaande uit twee of meer elementen

21 Natrium (Na) Natriumchloride (NaCl) Chloor (Cl)

22 Een atoom is opgebouwd uit een kern bestaande uit de dicht opeen gepakte protonen en neutronen, met daarrond één, twee of meerdere electronenschalen. De eerste electronenschaal kan twee electronen bevatten. De andere maximaal acht. Het aantal electronen in de buitenste schil bepaalt de chemische eigenschap van een atoom. Atomen wiens buitenste schil opgevuld is reageren nagenoeg niet (ze zijn inert). Atomen wiens buitenste schild niet opgevuld zijn, zijn uiterst reactief. Ze zoeken als het ware een ‘partner’ om electronen uit te wisselen of te delen, zodat de buitenste schil vooralsnog opgevuld wordt.

23 Verbindingen H H covalente binding H - H structuurformule
Bij covalente bindingen delen de twee (of meerdere) atomen de electronen. H molecuulformule

24 dubbele covalente binding
Verbindingen O dubbele covalente binding O = O 02 Covalente bindingen kunnen ook dubbel zijn; in dit geval delen ze twee paren electronen.

25 twee covalente bindingen
Verbindingen H O H twee covalente bindingen H20

26 vier covalente bindingen
Verbindingen H H H C H vier covalente bindingen CH4

27 nonpolaire covalente bindingen (vb: O2, CH4)
Verbindingen covalente bindingen nonpolaire covalente bindingen (vb: O2, CH4) polaire covalente bindingen (vb : H20) d- O d- H d+ H In covalente bindingen ontstaat er een gevecht om de gedeelde electronen. Het meest electronegatieve atoom wint het, en die kant van het atoom krijgt een licht negatieve lading. Men spreekt dan van polaire covalente bindingen. Water is een polaire verbinding met één lichtjes negatieve en twee lichtjes positieve zijden. d+

28 Verbindingen covalente bindingen ionische bindingen Cl Na
Bij ionische bindingen pikt één atoom een electron van het andere.

29 Natriumchloride (NaCl)
Verbindingen covalente bindingen ionische bindingen Cl- Na+ ionische verbindingen worden ook wel zouten genoemd. Natriumion (een kation) Chloorion (een anion) Natriumchloride (NaCl)

30 Verbindingen covalente bindingen ionische bindingen O
waterstofbindingen H H waterstofbinding O De polariteit van water leidt tot een lichte aantrekking TUSSEN watermoleculen. Men spreekt van waterstofbindingen. C H H H

31 Verbindingen covalente bindingen ionische bindingen waterstofbindingen Van der Waalskrachten synaps ontvangende cel receptormolecule zendende cel signaalmolecule

32 Vorm en functie van moleculen
vorm molecule ~ orbitalen H2, O2 : lineair H20 : V-vormig CH4 : tetrahedron

33 Vorm en functie van moleculen
Morfine is een opiumderivaat. Opium wordt verkregen door onrijpe zaadjes van Papaver somniferum te persen en het melkachtige sap te laten drogen. Morfine werd geïdentificeerd door een jonge Duitse apothekerassistent in 1803. Di-acetylmorfine (of heroine) werd in 1898 ontwikkeld door Bayer Co. endorfine morfine N S C H O

34 Chemische reacties 2 H H20 reagentia product 3 H2 + N NH3 chemisch evenwicht

35 De moleculen van het leven
Water

36 Water : eigenschappen hoge cohesie dankzij waterstofbindingen

37 Water : eigenschappen hoge cohesie dankzij waterstofbindingen hoge specifieke warmte (buffer) hoge verdampingswarmte

38 Water : eigenschappen hoge cohesie dankzij waterstofbindingen hoge specifieke warmte (buffer) hoge verdampingswarmte lagere densiteit in vaste toestand

39 Water : eigenschappen hoge cohesie dankzij waterstofbindingen hoge specifieke warmte (buffer) hoge verdampingswarmte lagere densiteit in vaste toestand uitstekende solvent

40 Water : dissociatie 2 H H OH- H H+ + OH- zuren : verhogen de concentratie H+-ionen HCl H+ + Cl- basen : verlagen de concentratie H+-ionen NaOH Na+ + OH-

41 Water : de pH-schaal pH = -log[H+]
1 2 maagzuur, citroenzuur [H+] > [OH-] 3 azijn, bier, wijn, cola 4 tomatensap 5 zwarte koffie regenwater 6 urine 7 zuiver water [H+] = [OH-] menselijk bloed 8 zeewater 9 10 11 [H+] < [OH-] huishoudelijk ammoniak 12 huishoudelijk bleekmiddel 13 schoonmaakproducten oven 14

42 Water : buffers H2CO3 HCO3- + H+ bij stijging pH 7 menselijk bloed
[H+] > [OH-] [H+] = [OH-] 7 menselijk bloed Koolzuur in het menselijke bloed is een buffer die ervoor zorgt dat te pH rond 7.4 blijft. Dit is belangrijk, want afwijkingen groter dan 0.4 pH kunnen reeds dodelijk zijn. [H+] < [OH-]

43 Water : zure regen (pH < 5.6)
De voornaamste bronnen van zure regen zijn zwaveloxiden en stikstofoxiden, afkomstig van de industrie en het verkeer.

44 De moleculen van het leven
Water Koolhydraten Suikers Polysacchariden polymeer monomeren

45 Koolhydraten : suikers
Structuur HO C H O OH monosacchariden : (CH20)x C O H OH CH2OH glucose

46 Koolhydraten : suikers
Structuur monosacchariden : (CH20)x hexosen (glucose, galactose, fructose) pentosen (ribose, ribulose)

47 Koolhydraten : suikers
Structuur monosacchariden disacchariden gl gl maltose O gl gal lactose O Sucrose is de belangrijkste koolwaterstof in planten. Wij extraheren het uit de stengels van suikerriet of uit de wortels van suikerbieten. Een typerende eigenschap voor suikers is dat ze zoet zijn. Zoetigheid is moeilijk te definiëren. In feite is zoetheid gewoon de mate waarin een stof de zoete smaakpapillen stimuleren. De zoetheid van nieuwe producten wordt dan ook door vrijwilligers ‘bepaald’ via vergelijkingen. Ook andere stoffen passen in de zoete smaakpapillen en smaken daardoor zoet. Een voorbeeld is aspartaam, dat bestaat uit twee aminozuren. gl fr O sucrose

48 Koolhydraten : suikers
Functies energiebron bouwstenen voor aminozuren, vetzuren, ...

49 Koolhydraten : polysacchariden
Structuur Planten slaan suikers op onder de vorm van zetmeel. Zetmeel bestaat voornamelijk uit amylose en amylopectine Dieren doen dat onder de vorm van glycogeen. Glycogeen wordt gestockeerd in de spiercellen en de lever. De hoeveelheid is echter beperkt. Na één dag arbeid is het zonder bijvulling reeds uitgeput. amylose amylopectine glycogeen

50 Koolhydraten : polysacchariden
Functies opslag van suikers planten : zetmeel

51 Koolhydraten : polysacchariden
Functies opslag van suikers planten : zetmeel dieren : glycogeen

52 Koolhydraten : polysacchariden
Functies energiebron structurele ondersteuning planten : cellulose globale productie = ton/jaar

53 Koolhydraten : polysacchariden
Functies energiebron structurele ondersteuning planten : cellulose dieren : chitine

54 De moleculen van het leven
Water Koolhydraten Lipiden Vetten Fosfolipiden Steroïden

55 Lipiden : vetten Structuur niet-polaire, dus hydrofobe staarten

56 Lipiden : vetten Structuur onverzadigde vetzuren

57 Lipiden : vetten Structuur

58 Lipiden : vetten Structuur verzadigde vetzuren

59 Lipiden : vetten Structuur

60 Lipiden : vetten Functies energieopslag

61 Lipiden : fosfolipiden
Structuur vetzuren glycerol fosfaatgroep hydrofiele kop hydrofobe staart

62 Lipiden : fosfolipiden
Structuur hydrofiele kop hydrofobe staart water micelle

63 Lipiden : fosfolipiden
Structuur water fosfolipiden ‘bilayer’

64 Lipiden : fosfolipiden
Functies membranen

65 Lipiden : steroïden Structuur H3C CH3 CH3 CH3 CH3 HO cholesterol

66 precursor van sexhormonen (testosteron, oestrogenen)
Lipiden : steroïden Functies precursor van sexhormonen (testosteron, oestrogenen) precursor vitamine D, gal veroorzaakt artherosclerose Hoge concentraties aan cholesterol in het bloed (>240 mg per 100cc bloedplasma) verhogen de kans op het aftzetten van cholesterol op de bloedvatwanden. Cholesterol is niet oplosbaar in het bloed; het wordt getransporteerd door eiwitcomplexen die men lipoproteïnen noemt. Low density lipoproteinen (LDLs) transporteren cholesterol van de syntheseplaats (de lever) naar de andere weefsels. High density lipoproteinen (HDLs) transporteren (waarschijnlijk) de cholesterol terug naar de lever wanneer er een overvloed is. Het is vooral LDL-gebonden cholesterol dat neerslaat; HDLs kunnen zelfs de atherosclerose verminderen.

67 De moleculen van het leven
Water Koolhydraten Lipiden Eiwitten (=proteïnen)

68 Eiwitten Structuur polymeer polypeptide monomeren aminozuren H3N+ C C
glycine (Gly) Eiwitten (of proteïnen) bestaan uit polypeptiden. Dit zijn polymeren, bestaande uit aminozuren. Alle 20 aminozuren hebben dezelfde structuur, met een aminogroep (de NH3+), een carboxylgroep (de C02-), en een waterstofatoom. De laatste plaats op de centrale C wordt ingenomen door een variabele groep (vaak aangeduid met de letter R). Bij het eenvoudigste aminozuur, glycine, is die R-groep gewoon een H-atoom.

69 Glycine (Gly) Threonine (Thr) Alanine (Ala) Cysteine (Cys)
Eiwitten Structuur aminozuren Glycine (Gly) Threonine (Thr) Alanine (Ala) Cysteine (Cys) Valine (Val) Tyrosine (Tyr) Leucine (Leu) Asparagine (Asp) Isoleucine (Ile) Glutamine (Gln) Methionine (Met) Aspartinezuur (Asp) Phenylalanine (Phe) Glutaminezuur (Glu) Tryptofan (Trp) Lysine (Lys) Proline (Pro) Arginine (Arg) Serine (Ser) Histidine (His) De eigenschappen van de aminozuren hangen af van de R-groep. Sommige van die R-groepen maken het amonozuur hydrofiel, anderen maken het hydrofoob. Soms zijn de aminozuren zuur, soms basisch.

70 Eiwitten Structuur primaire structuur 1 2 3 4 5 6 7 146
De primaire structuur van een eiwit wordt gevormd door haar unieke sequentie van aminozuren. Zelfs een kleine verandering in de primaire structuur kan verstrekkende gevolgen hebben. Dit wordt hier geïllustreerd adhv het fenomeen sikkelcelanemie, een ziekte waarbij een genetisch defect leidt tot de vervanging van het zesde aminozuur in de keten van hemoglobine. Mensen met sikkelcelanemie hebben scherpe, hoekige rode bloedcellen die ontstaan doordat het foute hemoglobine af en toe kristaliseert. Val-His-Leu-Thr-Pro-Val - Glu-... Val-His-Leu-Thr-Pro- Glu-Glu-...

71 Eiwitten Structuur primaire structuur secundaire structuur
Vele eiwitten hebben een gedraaide of geplooide patroon, dat ontstaat door de vorming van waterstofbindingen op regelmatige afstanden langs de polypeptidenketens. Dit patroon noemt men de secundaire structuur. Individuele H-bindingen zijn zwak, maar omdat ze regelmatig en veelvuldig voorkomen, ontstaan toch structuren zoals alfa-helixen en beta-platen. Een voorbeeld van een eiwit met een alfa-helix structuur is alfa-keratine, het hoofdbestanddeel van haar. Het eiwit zijde heeft op vele plaatsen een beta-plaat structuur.

72 Eiwitten Structuur primaire structuur secundaire structuur
tertiaire structuur Bovenop de secundaire structuur komt de tertiaire strcutuur, die bestaat uit onregelmatige verwringingen ten gevolge van interacties tussen de R-groepen van de aminozuren. Voorbeelden zijn de zogenaamde ‘hydrofobe reacties’, waarbij hydrofobe R-groepen naar binnen klikken, weg van het water, en daardoor een torsie veroorzaken. Disulfide bruggen zijn een andere reden.

73 quaternaire structuur
Eiwitten Structuur primaire structuur secundaire structuur tertiaire structuur quaternaire structuur De quaternaire structuur ontstaat door de aggregatie van verschillende polypeptidenketens tot één eiwitmolecule. Collageen bestaat bijvoorbeeld uit strengen polypeptideketens die om elkaar heen gevlecht zijn, zoals de vezels van een touw. Dit geeft collageen een zeer sterke structuur, nodig voor zijn functie als verbindingsmateriaal in de huid, de beenderen, de pezen en ligamenten. Hemoglobine is een globulair eiwit bestaande uit vier polypeptideketens (met voornamelijk een alfa-keten structuur), met daarop enkele niet-proteïne kernen, met een ijzeratoom dat zuurstof bindt.

74 structurele eiwitten : ondersteuning
Functies structurele eiwitten : ondersteuning Ondersteuning is één van de belangrijke functies van eiwitten. Soms gaat het om externe structuren, zoals het web van spinnen, of de zijde van de zijderups.

75 structurele eiwitten : ondersteuning
Functies structurele eiwitten : ondersteuning Maar meestal gaat het om interne structuren, zoals haar (keratine) en collageen (oa in pezen en ligamenten) Ligamenten verbinden beenderen; pezen hechten spieren vast aan andere structuren.

76 Eiwitten Functies structurele eiwitten : ondersteuning opslageiwitten : opslaan van aminozuren eiwit: ovalbumine melk: caseïne

77 Eiwitten Functies structurele eiwitten : ondersteuning opslageiwitten : opslaan van aminozuren transporteiwitten : transporteren hemoglobine membraaneiwitten

78 structurele eiwitten : ondersteuning
Functies structurele eiwitten : ondersteuning opslageiwitten : opslaan van aminozuren transporteiwitten : transporteren hormonale eiwitten : coördinatie vb: insuline Insuline is een hormoon dat de suikerbloedspiegel reguleert. Het wordt geproduceerd door de zogenaamde eilandjes van Langerhans in de pancreas (alvleesklier). Insuline wordt uitgescheiden wanneer de hoeveelheid suiker in het bloed stijgt; bijvoorbeeld na een maaltijd. Als de hoeveelheid suiker in het bloed onder een bepaalde grens duikt, stopt de secretie van insuline en dropt de lever glucose in het bloed. Insuline is een eiwit bestaande uit twee polypeptideketens vastgehecht dmv disulfidebindingen. Insuline helpt het transport van de glucose naar de cellen, waar deze verbrand wordt. Onvoldoende productie van insuline is verantwoordelijk voor diabetes mellitus. Bij ernstige vormen is regelmatige injectie van insuline noodzakelijk. Sinds de jaren 80 wordt artificiële menselijke insuline geproduceerd door genetisch gemodifieerde bacteriën.

79 Eiwitten Functies structurele eiwitten : ondersteuning opslageiwitten : opslaan van aminozuren transporteiwitten : transporteren hormonale eiwitten : coördinatie contractiele eiwitten : beweging

80 Eiwitten Functies structurele eiwitten : ondersteuning opslageiwitten : opslaan van aminozuren transporteiwitten : transporteren hormonale eiwitten : coördinatie contractiele eiwitten : beweging receptoreiwitten : ontvangen signalen defensieve eiwitten : verdediging cellen enzymatische eiwitten : bevorderen reacties

81 De moleculen van het leven
Water Koolhydraten Lipiden Eiwitten (=proteïnen) Nucleïnezuren DNA desoxyribonucleic acid RNA ribonucleic acid

82 Nucleïnezuren Structuur polymeer polynucleotideketen monomeren nucleotiden

83 Nucleïnezuren Structuur base O - P fosfaat groep O CH2 pentose suiker

84 Nucleïnezuren Structuur cytosine thymine uracil pyrimidinen : adenine
CH H NH 2 O cytosine C HN C CH 3 CH N H O thymine C HN CH N H O uracil pyrimidinen : C N HC CH H NH 2 adenine C N CH H O NH 2 guanine purinen :

85 Nucleïnezuren DNA RNA Structuur cytosine thymine uracil adenine
CH H NH 2 O cytosine C HN C CH 3 CH N H O thymine C HN CH N H O uracil C N HC CH H NH 2 adenine C N CH H O NH 2 guanine

86 Nucleïnezuren Structuur suiker+fosfaatgroepen DNA basen A-T G-C dubbele helix

87 Nucleïnezuren Functies DNA : opslag genetische informatie replicatie synthese RNA synthese eiwitten RNA : informatie-overdracht transport

88 Chemische elementen en verbindingen Moleculen van het leven
Chemie van het leven Chemische elementen en verbindingen Moleculen van het leven Celmetabolisme pathways : anabole en katabole Het celmetabolisme is georganiseerd in pathways, dit zijn sterk vertakte kettingen van chemische reacties. De katabole pathways zorgen voor de afbraak van complexe naar eenvoudige moleculen, en daarmee produceren zij energie. Een voorbeeld van een katabole pathway is de celrespiratie of –ademhaling, waarbij glucose wordt omgezet tot water en koolstofdioxide. Het Griekse ‘katabole’ betekent ‘het neerwerpen’. De anabole pathways zetten eenvoudige bouwstenen om in complexe moleculen. Dit vergt energie. Het Griekse ‘anabole’ betekent ‘het omhoog werpen’.

89 ATP-cyclus mechanische arbeid
De ATP-cyclus levert de energie voor bijna alle vormen van arbeid die de cel moet leveren. Drie vormen van arbeid : mechanische arbeid, transport, chemische arbeid. Het samentrekken van spieren gebeurt doordat de sarcomeren verkorten. De sarcomeren zijn repetitieve structuren in de spiervezels. Ze bestaan uit actine (hier rood gekleurd) en myosine (hier paars gekleurd). Het verkorten vindt plaats omdat de myosine en actinefilamenten over elkaar schuiven.

90 ATP-cyclus mechanische arbeid transport

91 ATP-cyclus mechanische arbeid transport

92 ATP-cyclus mechanische arbeid transport

93 ATP-cyclus mechanische arbeid transport chemische arbeid + E

94 ATP-cyclus adenine ATP ribose fosfaat groepen +H20 + + E ADP

95 één werkende spiercel : 10 000 000 ATP s-1
ATP-cyclus ATP ADP De ATP cyclus loopt tegen een gigantisch tempo. Eén werkende spiercel verbruikt zijn voorraad ATP in één minuut. Mocht er geen regeneratie van ATP uit ADP gebeuren, zou een mens dagelijks zijn eigen gewicht aan ATP verbruiken. één werkende spiercel : ATP s-1

96 Chemie van het leven Chemische elementen en verbindingen Moleculen van het leven Celmetabolisme ATP-cyclus Enzymen

97 Enzymen sucrose glucose + fructose sucr ase

98 Enzymen sucrose actieve site sucrase

99 Enzymen

100 Enzymen fructose glucose

101 temperatuurs- en pH-gevoelig cofactoren, co-enzymen inhibitoren
competitieve inhibitoren niet-competitieve inhibitoren Co-factoren zijn producten (andere dan eiwitten) die enzymen helpen bij het omzetten van substraat in product. Soms gaat het om anorganische moleculen zoals zink, ijzer of koper. Soms gaat het om organische moleculen, en dan spreekt men van co-enzymen. De meeste co-enzymen zijn afgeleid van vitaminen, of zijn zelf vitaminen. Vitamine B6, bijvoorbeeld, is een co-enzyme nodig om één aminozuur om te zetten in een ander.

102 Enzymen substraat enzyme

103 Enzymen competitieve inhibitor enzyme

104 Enzymen enzyme

105 Enzymen niet-competitieve inhibitor enzyme
Veel insecticiden werken als inhibitoren van enzymes werkzaam in het zenuwstelsel van insecten. Antibiotica, zoals penicilline, inhiberen enzymen van bacteriën. enzyme

106 Chemie van het leven Chemische elementen en verbindingen Moleculen van het leven Celmetabolisme ATP-cyclus Enzymen Controle van het metabolisme aan en afzetten genen lokatie enzymen regeling activiteit enzymen