CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN

Presentatie over: "CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN"— Transcript van de presentatie:

1 CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN
Thema 2 CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN DEEL 1 De cel: basiseenheid van leven

2 1 Chemische samenstelling van organismen
Organismen bestaan uit anorganische en organische stoffen

3 Vergelijking mens en plant
Planten bevatten meer sachariden (reservestof) dan dieren. Dieren bevatten meer proteïnen (o.a. spierweefsel) dan planten.

4 96% van de massa is O, C, H en N. Water (H2O), lipiden (C, H, O) en eiwitten (C, H, O en N) De andere elementen komen voornamelijk voor in minerale verbindingen of als ionen (Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, I en Fe) Er komen ook sporenelementen voor (bv. koper, zink)

5 2 Anorganische verbindingen 2.1 Water in organismen
2.2 Minerale verbindingen in organismen 2.3 Gassen in organismen

6 2.1 Water in organismen 2.1.1 Watergehalte van organismen
Watergehalte bepalen massaverschil tussen verse massa en droge massa (hoogoven 105 °C) Intracellulair water Intercellulair water

7 2.1.2 Functies van water in organismen
Water is een belangrijk oplosmiddel. polair oplosmiddel waarin polaire moleculen goed oplossen zuren lossen op en vormen H+-ionen zuurtegraad (pH)

8 Water komt tussen in chemische reacties. hydrolyse
C12H22O H2O C6H12O C6H12O6 maltose water glucose glucose condensatiereactie C6H12O C6H12O6 C12H22O H2O glucose glucose maltose water Water is een belangrijk transportmiddel.

9 Dwarsdoorsnede vaatbundel met hout- en zeefvaten

10 Zweetproductie heeft een warmteregelende functie
Water heeft een warmteregelende functie. hoge specifieke warmte capaciteit (4184 J/kg K) koelt traag af en warmt traag op hoge latente warmte (2340 kJ/kg) heeft veel warmte nodig om te verdampen Zweetproductie heeft een warmteregelende functie

11 Gewrichtssmeer in een gewricht
Water heeft een functie als smeer- of glijmiddel. Gewrichtssmeer in een gewricht

12 Schaatsenrijder lopend op wateroppervlak
Organismen maken gebruik van de hoge oppervlaktespanning van water. Schaatsenrijder lopend op wateroppervlak Sequoia sempervirens

13 2.2 Minerale verbindingen in organismen
minerale ionen voorkomen en functie Na+ Voorkomen: in extracellulaire vloeistof Functies: geleiding van impulsen speelt belangrijke rol bij waterhuishouding K+ Voorkomen: in intracellulaire vloeistof

14 minerale ionen voorkomen en functie Ca2+
Voorkomen: opgeslagen in beenweefsel en tanden (calciumfosfaat en calciumhydroxyapatiet) Functies: speelt rol bij spiercontracties speelt rol bij bloedstolling neurotransmissie aan de synapsen Mg2+ Voorkomen: in intracellulaire vloeistof onontbeerlijk voor functioneren spieren en zenuwcellen centrale ion bij chlorofylmoleculen

15 Macroscopische structuur beenweefsel

16 minerale ionen voorkomen en functie Fe2+ Voorkomen: in hemoglobine
Functies: hemoglobine: zuurstofbinding en -transport nodig voor enzym aanmaak chlorofyl PO43- Voorkomen: in beenweefsel en tanden in belangrijke moleculen zoals ATP, DNA en RNA Cl- Voorkomen: in maag afkomstig van sterk zuur (HCl) dat zorgt voor de lage pH in de maag

17 2.3 Gassen in organismen 2.3.1 Zuurstofgas (O2)
Geproduceerd tijdens fotosyntheseproces: 6 CO H2O C6H12O O2 Zuurstofgasmoleculen zijn apolair. slecht oplosbaar in water kunnen doorheen membranen

18 Transport van zuurstof in het bloed: 2% opgelost in het bloedplasma
98% wordt gebonden aan hemoglobuline in rode bloedcellen (oxigenatie) oxigenatie in de longcapillairen Hb + 4 O Hb(O2)4 deoxigenatie in alle weefselcapillairen Hb(O2 ) Hb + 4 O2 Myoglobine in spiercellen neemt zuurstof over van hemoglobine.

19 Overzicht O2-transport
in het bloed

20 2.3.2 Koolstofdioxide (CO2) CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Hb + CO2 HbCO2
Geproduceerd tijdens celademhaling: C6H12O O2 6 CO H2O CO2 verlaat de cel 7% lost op in bloedplasma 70% reageert met water CO2 + H2O H2CO H+ + HCO3- 23% getransporteerd met hemoglobine Hb + CO HbCO2 carbaminohemoglodine

21 Koolstofmonoxide (CO)
Planten gebruiken opnieuw CO2 bij de fotosynthese: 6 CO H2O C6H12O O2 Koolstofmonoxide (CO) CO wordt gevormd bij: vulkaanuitbarstingen, bosbranden verbranding fossiele brandstoffen: industriële activiteiten, autoverkeer, … binnenhuis: tabaksrook en slecht afgestelde verwarmingstoestellen CO bindt onomkeerbaar met hemoglobine, zodat hemoglobine geen zuurstof meer kan transporteren: stikkingsgevaar

22 3 Koolstofverbindingen in organismen
3.1 De droge massa van een organisme analyseren 3.2 De belangrijkste groepen van C-verbindingen

23 3.1 De droge massa van een organisme analyseren
koolstofverbindingen bepalen massaverschil tussen droge massa en as (moffeloven 450 °C) As bevat anorganische stoffen zoals Ca2+ -ionen moffeloven

24 3.2 De belangrijkste groepen van
C-verbindingen

25 3.2.1 Sachariden (koolhydraten, suikers)
MONOSACHARIDEN voorbeelden structuurformule en schematische voorstelling biologische functie of belang Glucose (C6H12O6) Bouwsteen van sommige poly-sachariden (bv. zetmeel) belangrijkste energiebron

26 MONOSACHARIDEN Fructose Galactose voorbeelden
structuurformule en schematische voorstelling biologische functie of belang Fructose (C6H12O6) komt voor in vruchten en andere delen van planten energiebron Galactose ontstaat bij vertering melk en melkproducten

27 DISACHARIDEN Sacharose Lactose voorbeelden schematische voorstelling
biologische functie of belang Sacharose = sucrose = kristal- suiker (C12H22O11) komt in hoge concentratie voor in diverse planten (suikerriet, suikerbiet, esdoorn, …) energiebron (snoep, frisdrank en alle gewone suiker). Lactose = melksuiker komt voor in melk energiebron

28 DISACHARIDEN Maltose voorbeelden schematische voorstelling
biologische functie of belang Maltose = biersuiker (C12H22O11) ontstaat uit zetmeel in kiemende zaden. bierbereiding: maltose wordt door vergisting omgezet naar alcohol

29 sacharose

30 lactose

31 maltose

32 POLYSACHARIDEN voorbeelden biologische functie of belang Zetmeel
= 20% amylose en 80% amylopectine reservesuiker bij planten, komt voor in de vorm van zetmeelkorrels belangrijkste energiebron in onze voeding (aardappelen, graanproducten (brood, pasta, ..), rijst enz.) Glycogeen reservesuiker bij dieren, opgeslagen in lever en spieren Cellulose structurele polysachariden die voorkomen in de celwand van planten en ééncellige eukaryoten zeer sterke vezels, niet verteerbaar door dieren (wel door bacteriën bij bv. koe, bij de mens belangrijke voedingsvezels) Chitine structurele polysachariden die voorkomt in het exoskelet van geleedpotigen en celwand van fungi

33 amylose amylopectine zetmeelkorrels

34 glycogeenkorrels in levercel

35 glycogeen Cellulose

36 Exoskelet bevat chitine Celwand paddenstoel bevat chitine

37 3.2.2 Lipiden FOSFOLIPIDEN Structuurformule opgebouwd uit:
glycerolmolecuul twee vetzuren fosfaatgroep eventueel gebonden aan klein molecuul zoals choline

38 biologische functie of belang
FOSFOLIPIDEN structuurformule biologische functie of belang structurele lipiden belangrijk onderdeel van de biomembranen

39 STEROÏDEN Structuurformule opgebouwd uit vier koolstofringstructuren

40 biologische functie of belang
STEROÏDEN biologische functie of belang Cholesterol is een belangrijk onderdeel van dierlijke membranen. Vanuit cholesterol worden er andere steroïden aangemaakt: vitamine D galzouten geslachtshormonen Bijnierschors- hormonen rachitis osteomalacie

41 Structuurformule en schematische voorstelling
TRIGLYCERIDEN Structuurformule en schematische voorstelling opgebouwd uit: glycerolmolecuul drie vetzuren

42 Structuurformule en schematische voorstelling
TRIGLYCERIDEN Structuurformule en schematische voorstelling Verzadigde vetzuren bevatten enkel enkelvoudige C-C-bindingen. Onverzadigde vetzuren bevatten één of meer dubbele bindingen tussen de C-atomen.

43 biologische functie of belang Waterafstotende veren
TRIGLYCERIDEN biologische functie of belang Opslag van chemische energie Isolatie Bescherming Waterafstoting Onderhuids vet Waterafstotende veren

44 Proteïnen (eiwitten) Proteïnen zijn macromoleculen ontstaan door de aaneenschakeling van aminozuren AMINOZUREN R-groep verschillend van aminozuur tot aminozuur 20 verschillende aminozuren

45 20 verschillende aminozuren

46 20 verschillende aminozuren

47 amine-groep reageert met caboxylgroep met afsplitsing van water
POLYPEPTIDEN polypeptiden ontstaan door een condensatiereactie: amine-groep reageert met caboxylgroep met afsplitsing van water de binding – CO-NH – = peptidebinding twee aminozuren = dipeptide drie aminozuren = tripeptide tientallen tot duizenden aminozuren = polypeptide schematische voorstelling:

48 condensatiereactie

49 hierdoor krijgt een eiwit een driedimensionale structuur
PROTEÏNEN structuur wisselwerking tussen de verschillende delen of ketens hierdoor krijgt een eiwit een driedimensionale structuur primaire structuur = volgorde van de aminozuren secundaire structuur = opvouwing ontstaan door H- bruggen tussen de NH-groep en de CO-groep α-helix β-plaat

50 Secundaire structuur: α-helix Secundaire structuur: β-plaat

51 tertiaire structuur = interactie tussen verschillende
PROTEÏNEN structuur tertiaire structuur = interactie tussen verschillende delen van de polypeptiden waterstofbruggen disulfidebruggen of zwavelbruggen quaternaire structuur = geheel van meerdere polypeptidketens en één of meer prosthetische groepen prosthetische groep = niet-eiwitbestanddeel bv. hemoglobine met heemgroep

52 aminozuursequentie van insuline met S-bruggen
ruimtelijke structuur insuline

53 3D-structuur van hemoglobine

54 heemgroep van hemoglobine

55 biologische functie of belang
PROTEÏNEN biologische functie of belang binding en transport van gassen hemoglobine in rode bloedcellen: transport O2, CO2 myoglobine in spiercellen: tijdelijk opslag O2 intracellulair transport microtubuli (eiwit tubuline) hormonen insuline

56 Potvis: hoge concentratie myoglobine in spiercellen

57 biologische functie of belang
PROTEÏNEN biologische functie of belang spiercontractie bescherming antistoffen of immunoglobulinen fibrinogeen toxine neurotoxines zoals cobratoxine en botuline actine en myosine

58 biologische functie of belang
PROTEÏNEN biologische functie of belang enzymen structuurelementen keratine: opperhuid en nagels collageen: bindweefsel voeding en opslag lactalbumine: eiwit in moedermelk ovalbumine: in eieren collageenvezel

59 DNA (desoxyribonucleïnezuur)
Nucleïnezuren DNA (desoxyribonucleïnezuur) nucleotiden Nucleotide opgebouwd uit: desoxyribose fosforzuurmolecule organische stikstofbase 4 soorten basen die 2 aan 2 complementair zijn: adenine A en thymine T guanine G en cytosine C

60

61 DNA (desoxyribonucleïnezuur) biologische functie of belang
genetisch materiaal van de organismen bevat de instructies om aminozuren in een bepaalde volgorde aan elkaar te zetten bij de celdeling wordt DNA verdubbeld en verdeeld over de twee dochtercellen

62 RNA (ribonucleïnezuur)
nucleotiden Nucleotide opgebouwd uit: ribose fosforzuurmolecule organische stikstofbase 4 soorten basen die 2 aan 2 complementair zijn: adenine A en uracil U guanine G en cytosine C

63

64 RNA (ribonucleïnezuur) biologische functie of belang
verschillende soorten RNA-moleculen rRNA (ribosonaal RNA): structurele functie m-RNA (messenger-RNA): overbrengen informatie DNA naar ribosomen bij eiwitsynthese t-RNA (transfer RNA): aanbrengen van aminozuren naar ribosomen bij eiwitsynthese

65 CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN
Einde Thema 2 CHEMISCHE STOFFEN IN ORGANISMEN DEEL 1 De cel: basiseenheid van leven