Samenvatting Biologie: Stofwisseling, 6V

In elke cel van je lichaam worden voortdurend stoffen omgezet in andere stoffen. Enzymen spelen hierin een belangrijke rol en worden in het lichaam dus volop geproduceerd: de productie van enzymen in cellen is geprogrammeerd vanuit het DNA in de celkern. In het hoofdstuk wordt behandeld hoe het DNA de stofwisselingsreacties in cellen bepaalt.

Atomen en moleculen

Elke stof is opgebouwd uit moleculen, die weer zijn opgebouwd uit atomen. Een atoom bestaat uit een positief geladen atoomkern met daaromheen negatief geladen electronen. Electronen bevatten slechts weinig energie als ze in een baan dicht om de kern bewegen: als electronen in een buitenste schil terugvallen naar een schil dichter bij de kern komt er veel energie vrij.

Electronenschillen zijn het meest stabiel als ze geheel gevuld zijn met electronen (die vormen dan paren). Bindingen tussen atomen komen dan ook tot stand als daardoor electronenschillen geheel worden gevuld. Naast de atoombinding bestaat de ionbinding. Hierbij worden electronen overgedragen van het ene atoom naar het andere. Hierdoor staat compleet gevulde electronenschillen zonder dat ze een gemeenschappelijk electronenpaar vormen. Hierbij ontstaat er een positief en een negatief geladen atoom, die elkaar aantrekken: een soort binding (de ionbinding). Lees meer over kleine deeltjes: Kernfysica, Natuur en Scheikunde

Een polair molecuul: tussen twee polaire moleculen zijn electrische krachten werkzaam: water bijvoorbeeld, is polair: zuurstofatomen (2e-) worden aangetrokken door de waterstofatomen (1e+) van andere watermoleculen. Deze binding wordt ook wel waterstofbrug genoemt.

• pH/zuurgraad: concentratie H+ ionen in een oplossing. Hoe meer H+ ionen, des te lager de pH, hoe meer OH- ionen, des te hoger de pH.
• Oplossen: Stoffen (vooral zouten) lossen makkelijk op in water doordat moleculen zich daarbij splitsen in ionen. Of dit een negatief of een positief ion is bepaalt welke kant van het polaire watermolecuul zich draait naar dat ion. Oplossen is niks anders dan het zich snel omgeven van polaire watermoleculen om ionen.
• Hydrofiel: stof is oplosbaar in water, want de stof is polair.
• Hydrofoob: apolaire stoffen, electronen zijn gelijkmatig verdeeld, zoals vetten.

Organische stoffen

• Koolhydraten
• Lipiden
• Eiwitten
• Nucleinezuren

Koolhydraten

De algemene molecuulformule voor koolhydraten is (CH2O)n

Glucose: Door OH-groepen is glucose goed oplosbaar in water. Ze bestaan in:

1. ketens
2. ringvormig
• a-vorm: OH-groep steekt naar benden bij het eerste C-atoom
• B-vorm: OH-groep steek naar boven bij het eerste C-atoom

Door een condensatiereactie (reactie waarbij water wordt afgesplitst) kunnen ringvormige glucose moleculen gekoppeld worden. Dit vindt plaats in chloroplasten en amylosplasten in plantaardige cellen.

Lipiden

Tot de lipiden behoren o.a. de vetten en olien: een lange keten van CH2-groepen (apolair) met aan het eind een zuurgroep (-COOH)(polair).

• verzadigd: enkelvoudige bindingen (meestal vast, zoals vet)
• onvezadigd: dubbele bindingen (meestal vloeibaar, zoals olien)
• enkelvoudig: een dubbele binding
• meervoudig: meerdere dubbele bindingen

Lipiden worden gevormd door condensatiereacties:

• triglyceriden:1 glycerolmolecuul (OH-groep) bindt zich aan 3 vetzuurmoleculen (apolaire en dus hydrofobe zuurgroepen)
• fosfolipide: 1 glycerolmolecuul (OH-groep) bindt zich aan 2 vetzuurmoleculen en aan de andere kant van het glycerolmolecuul een fosforzuur (polair)

Eiwitten

Eiwitten zijn polymeren van aminozuren: het bevat een aminogroep ((-NH2)=basisch), een carboxylgroep ((-COOH)=zuur) en een restgroep die kenmerkend is voor het aminozuur, allen gebonden aan hetzelfde C-atoom. De restgroepen bepalen de ruimtelijke bouw, de chemische eigenschappen en dus ook met welk aminozuur je te maken hebt.

Een peptidebinding is een binding tussen 2 aminozuurmoleculen die tot stand komt doordat de aminogroep van een aminozuur een covalente binding aangaat met de zuurgroep van een ander aminozuur.

De bouw van een eiwitmolecuul:

• Primaire structuur: de typen aminozuren en de volgorde waarin deze gekoppeld zijn
• Secundaire structuur: specifieke spiraalvorm (a-helix, door hoek tussen peptiden of door waterstofbruggen)
• Tertiaire structuur: aminozuurbindingen en zwavelbruggen waardoor de a-helix wordt opgevouwen
• Quartaire structuur: de specifieke manier waarop meerdere polypeptideketens samen een eiwit vormen.

Functies van eiwitten:

• Enzymen - regelen chemisce processen in en buiten de cel
• Structuureiwitten - bouwstof
• Receptoreiwitten - reageren in celmembranen op de aanwezigheid van bijv. hormonen
• Transporteiwitten - vervoeren van stoffen
• Plasma-eiwitten en antistoffen - maken deel uit van het bloedplasma

Nucleinezuren

Nucleinezuren zijn polymeren van nucleotiden.
Nucleotiden: monosacharide (met 5 C-atomen), een fosfaatgroep en een stikstofbase

• DNA:DNA bevat nucleotiden met het monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep (5e C-atoom), en de stikstofbases A, T, C en G (aan het 1e C-atoom)
• RNA:RNA bevat nucleotiden met het monosacharide ribose, een fosfaatgroep (5e C-atoom), en de stikstofbases A, U, C en G (aan het 1e C-atoom)

Bindingen tussen nucleotiden vindt plaats door condensatiereacties; tussen het 3e C-atoom en een fosfaatgroep.

DNA

In een DNA-molecuul komen viervrschillende stikstofbasen voor: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G)
Stikstofbasen van de twee keten van zijn met elkaar verbonden: A-T en C-G, bij RNA is dit A-U en C-G, deze verbinding wordt gevormd door waterstofbruggen.

DNA-replicatie: Het proces waarbij DNA gekopieerd wordt:

• Waterstofbruggen worden verbroken (Door enzymen)
• Vrije nucleotiden binden met de opengeritste DNA-strengen (dATP, dTTP, dCTP of dGTP)

*Belangrijk is dat de nucleotide een trifosfaat is, aangezien afgesplitste fosfaatgroepen energie opleveren

• DNA-polymerase lijmt de vrije nucleotiden aan de DNA-streng (vorming van H-bruggen; kost veel energie)
• DNA-ligase zorgt ervoor dat korte framenten (horizontaal) aan elkaar worden gekoppeld

Eiwitsynthese

Enzymen worden gevormd door ribosomen, niet door het DNA: in de ribosomen worden aminozuren aan elkaar gekoppeld in een specifieke volgorde. In dit proces wordt RNA gevormd (op dezelfde manier als het DNA-replicatie proces)

• Transcriptie: Onder invloed van een enzym (RNA-polymerase; hierdoor worden waterstofbruggen verbroken) worden langs een deel van DNA RNA-moleculen gevormd. (mRNA, tRNA en rRNA)
• Translatie: tRNA vertaalt mRNA in een bepaalde aminozuurvolgorde, waardoor het eiwit gevormd wordt. (aan elkaar gekoppelde aminozuren)

• mRNA -Messenger RNA- bevat de informatie welke aminozuren in welke volgorde aan elkaar moeten worden gekoppeld. Informatie komt van het DNA, en wordt naar de ribosomen overgebracht. Deze informatie is de genetische code
• tRNA -Transfer RNA- speelt een rol bij het vertalen van mRNA in de eiwitten (namelijk in de aminozuurvolgorde) (=translatie) het bevat een anticodon en een bindingsplaats voor een van de aminozuren. In het ribosoom heeft het tRNA een eigen bindingsplaats: de zogenaamde A-plaats
• tRNA moleculen binden aminozuren -door een tRNA-aminozuurcomplex-. Deze aminozuren komen vervolgens vrij in een ribosoom en worden ingebouwd in een polypeptideketen.
• rRNA -Ribosomaal RNA- is een bestanddeel van ribosomen. Ribosomen zijn namelijk opgebouwd uit rRNA en eiwitten

Anticodon: In het ribosoom heeft het tRNA een eigen bindingsplaats: de zogenaamde A-plaats. Het anticodon kan binden aan een bijbehorende codon op het mRNA, maar alleen wanneer zo'n codon zich ook in de A-plaats bevindt. Wanneer deze verbinding tot stand is gebracht, wordt het aminozuur door het ribosoom gekoppeld aan de groeiende keten van het eiwit dat gesynthetiseerd wordt. Nadat het aminozuur is gekoppeld, laat het tRNA weer los.

Voor een wat diepgaandere uitleg: DNA, hoe werkt dat?

Regulatie van de genexpressie

Genexpressie: het tot uiting komen van genen via transcriptie en translatie. Door enzymen vinden stofwisselingsreacties plaats.

DNA:

• structuurgenen: de genen waarlangs transcriptie en translatie plaatsvinden: ze bevatten de informatie voor de eitwitsynthese in de ribosomen
• promotor: de plaats waar RNA-polymerase zich kan binden aan een nucleotideketen op het DNA
• operator:op weg naar de structuurgenen moet polymerase langs de operator bewegen.

• een repressor kan zich binden aan een operator (verhinderd de transcriptie van structuurgenen, gesynthetiseerd onder invloed van regulatorgenen)
• maar ook aan een inductor

© 2007 - 2010 Floor, gepubliceerd in Samenvattingen (Educatie en School) op 16-09-2007, laatst gewijzigd op 24-09-2007. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Floor is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• De DNA-translatie; het aflezen van het erfelijk materiaal: De erfelijke basis van de mens ligt besloten in de genen. Hoe komt het DNA eigenlijk tot expressie in het menselijk lichaam? In dit artikel laat ik…
• Indeling van virussen: Virussen worden op basis van hun structuur en functie ingedeeld in groepen. In dit artikel worden de klassificatie en nomenclature besproken
• Nectar biologie 2 deel 2: 10. Molecuul van de 20e eeuw: Dit is de samenvatting van Nectar vwo bovenbouw biologie 2 deel 2. Dit boek wordt gebruikt in 6 vwo in het voortgezet onderwijs. Hoofdstuk 10: Molecuul…
• Genexpressie: hoe gaat het in z'n werk: Genexpressie is de uiting van bepaalde genen in het fenotype. Hierbij spelen bepaalde genen een rol. Ook het nieuw ontdekte mechanisme RNA-interferentie speelt een bel…
• Transcriptie en Translatie: Transcriptie is een proces dat plaatsvindt in alle organismen. Bij transcriptie wordt DNA gekopieerd tot RNA. Tijdens translatie wordt dit RNA afgelezen en ontstaat er een aminozu…