Chemie Overal 5e ed - Hoofdstuk 12 - Chemie van het leven oefentoetsen & antwoorden

De koolhydraten kunnen in drie verschillende categorieën worden ingedeeld: de monosachariden, disacharide en de polysachariden. Deze verschillende categorieën worden weergegeven in BINAS Tabel 67F 1 t/m 3.Fructose is een monosacharide Lactose is een disacharideCellulose een polysacharide De vetzuren kunnen in twee verschillende categorieën worden ingedeeld: de verzadigde vetzuren en de onverzadigde vetzuren. De verzadigde vetzuren hebben enkele bindingen tussen de koolstofatomen zitten en de onverzadigde vetzuren hebben een dubbele binding tussen de koolstofatomen zitten. Linolzuur is een onverzadigde vetzuurPalmitinezuur is een verzadigde vetzuur Oliezuur is een onverzadigde vetzuurDe verschillende categorieën aminozuren staan in BINAS Tabel 67H1. Voorbeelden van aromatische aminozuren zijn fenylalanine (Phe), tyrosine (Tyr) en tryptofaan (Trp). Voorbeelden van basische aminozuren zijn histidine (His), lysine (Lys) en arginine (Arg). Voorbeelden van zure aminozuren zijn asparaginezuur (Asp), glutaminezuur (Glu) en asparagine (Asn). Eigenschappen van enzymen zijn: Enzymen werken specifiekEnzymen kunnen stoffen afbrekenEnzymen worden zelf niet verbruikt bij het versnellen van een chemische reactieEnzymen werken het beste bij een optimumtemperatuur Een koolhydraat herken je aan de aromatische koolstofring (zie BINAS Tabel 67F).Een vet herken je aan de verestering van glycerol (zie BINAS Tabel 67G1) met een vetzuur (zie BINAS Tabel 67G2). Een eiwit herken je aan de koppeling van verschillende aminozuren (zie BINAS Tabel 67H1). Structuurfomule A is een vet, aangezien glycerol is gekoppeld aan een vetzuur. Structuurformule B is een eiwit, aangezien aminozuren zijn gekoppeld aan elkaar.   Structuurformule C is een koolhydraat, aangezien hier een aromatische koolstofring zichtbaar is. Systematische naam: de tri-ester van glycerol en oliezuur. Een tri-ester is altijd opgebouwd uit glycerol en een vetzuur. De vraag is om zelf te achterhalen welk vetzuur dit is. Oliezuur bestaat uit 17 koolstofatomen en 33 waterstofatomen. De drieletterige code van dit eiwit is ~ Ser-Cys-Ala ~ . Let op de golfjes aan het begin en aan het einde van de drieletterige code. Eitwitten zijn macromoleculen en dus is het een stukje uit het midden van een (eiwit)keten. Structuurformule C is een voorbeeld van een disacharide, aangezien het molecuul is  opgebouwd uit twee monosachariden. Het proces waarbij koolhydraten (en andere biomoleculen, denk aan eitwitten) in ons lichaam worden afgebroken door middel van water heet hydrolyse. Uit figuur 1 is af te leiden dat glucose goed oplosbaar is in water, aangezien dit koolhydraat veel OH-groepen bevat. Stoffen met OH- of NH-groepen groepen kunnen waterstofbruggen vormen met watermoleculen. Hieronder is één glucose molecuul afgebeeld met daarbij twee watermoleculen die met elkaar zijn verbonden door middel van waterstofbruggen. Let op de volgende aandachtspunten:Teken de watermoleculen altijd in structuurformules. Let hierbij op dat de covalentie van waterstof 1 is en dat de covalentie van zuurstof 2 is. Een waterstofbrug teken je altijd met een stippellijn. Een waterstofbrug is namelijk geen atoombinding maar een interactie tussen atomen die elkaar sterk aantrekken. Teken de waterstofbruggen altijd van een H’tje naar een O’tje (zie bovenste waterstofbrug) of van een O’tje naar een H’tje (zie onderste waterstofbrug). Een waterstofbrug kan dus nooit getekend worden van een H’tje naar een H’tje of van een O’tje naar een O’tjes, aangezien deze atomen elkaar juist afstoten. Het ontleden van water in waterstof en zuurstof is een endotherme reactie, aangezien er continu energie nodig is om de reactie uit te voeren.Let op de volgende aandachtspunten: Beide energiediagrammen met endotherm getekend worden, aangezien zowel in diagram 1 als in diagram 2 het gaat om het ontleden van water. Dit betekent dat het energieniveau van de reactieproducten boven het energieniveau van de beginstoffen (water) ligt. Een katalysator (enzym) zorgt ervoor dat de geactiveerde toestand wordt verlaagd. De geactiveerde toestand van diagram 1 (met katalysator) moet dus lager zijn dan de geactiveerde toestand van diagram 2 (zonder katalysator). Het is belangrijk dat je dit verschil goed tekent. Het energieniveau van de reactieproducten met zowel in diagram 1 als in diagram 2 op hetzelfde niveau liggen.  Een molecuul aspartaam is opgebouwd uit twee aminozuureenheden die door een peptidebinding aan elkaar gekoppeld zijn. Een van deze aminozuureenheden is ook veresterd.Om te achterhalen waar de aminozuureenheden aan elkaar gekoppeld zijn, ga je in de structuurformule van aspartaam op zoek naar de peptidebinding. De peptidebinding herken je doordat een koolstofatoom met een dubbele binding gebonden is aan een zuurstofatoom. Daarnaast is datzelfde koolstofatoom gebonden aan een stikstofatoom met een enkele binding waar ook één waterstofatoom aan is gebonden. Koppeling van de aminozuureenheden: nummer 3Om te achterhalen waar de verestering zich heeft plaatsgevonden, ga je in de structuurformule van aspartaam op zoek naar de esterbinding. De esterbinding herken je doordat een koolstofatoom met een dubbele binding gebonden is aan een zuurstofatoom en met een enkele binding gebonden is aan een ander zuurstofatoom. Verstestering: nummer 6 Om te achterhalen welke twee aminozuureenheden er in aspartaam zijn gekoppeld, raadpleeg je BINAS Tabel 67H1. De twee aminozuren die aan elkaar gekoppeld zijn, zijn Asp en Phe. Het aminozuur Asp herken je aan de bovenste karakteristieke groep bij nummer 2 in de structuurformule van aspartaam. Het aminozuur Phe herken je aan de aromatische ring bij nummer 5 in de structuurformule van aspartaam. Bij het formuleren van voor- en tegenargumenten is het belangrijk dat je antwoord goed onderbouwd is. Stelling: ‘Het aminozuur NAC is een hydrofiel aminozuur’. Argument voor: Het aminozuur NAC heeft één -OH groep, waardoor het aminozuur waterstofbruggen kan vormen met watermoleculen. Hierdoor is NAC goed oplosbaar in water en dus hydrofiel. Daarnaast bevat het aminozuur een SH-groep, die ook waterstofbruggen kan vormen met watermoleculen. Argument tegen: Het aminozuur NAC bevat wel één -OH groep, maar heeft een langere hydrofobe keten aan koolstofatomen, waardoor het aminozuur slecht oplosbaar is in water.        Het vetzuur bevat 17 koolstofatomen en 33 waterstofatomen. In BINAS Tabel 67G2 is op te zoeken welk vetzuur dit is. Oliezuur bevat 17 koolstofatomen en 33 waterstofatomen. In de keten van oliezuur bevindt zich één C=C binding. Het vetzuur is dus een onverzadigde vetzuur.De verestering van glycerol met één molecuul stearinezuur en twee moleculen palmitinezuur wordt hieronder weergegeven. Let op de volgende aandachtspunten: De reactie tussen glycerol met vetzuren tot een triglyceride (vet) is globaal weergegeven in BINAS Tabel 67 G1. Let op: hier wordt gevraagd naar de reactie tussen een triglyceride (vet) met water en is dus het omgekeerde proces van wat er in BINAS Tabel 67 G1 is vermeld. Daarom worden er ook evenwichtspijlen (⮀) in deze tabel genoteerd.Voor de pijl komen de volgende stoffen: de tri-ester (het vet) met drie watermoleculen. De -OH groepen van glycerol veresteren alle drie met de zuurgroepen van zowel stearinezuur als van palmitinezuur, daarom noteer je voor de pijl 3 H2O. Na de pijl komen de volgende stoffen: glycerol, 2 keer het molecuul palmitinezuur (let op de juiste notatie C15H31) en 1 keer het molecuul stearinezuur (let op de juiste notatie C17H35). Let dus goed op de molverhouding van deze reactie. De hydrolyse van lactose tot twee monosachariden wordt hieronder weergegeven.Let op de volgende aandachtspunten: De structuurformule van lactose kan je halen uit BINAS Tabel 67F2. Lactose is een disachariden. Bij de hydrolyse van een disachariden ontstaat er een monosachariden. Bij de hydrolyse wordt het midden van de disacharide als het ware gebroken en komen de oorspronkelijke -OH groepen weer terug.Zorg bij iedere hydrolysereactie dat er water voor de pijl staat. De vraag is om het proces weer te geven in structuurformules, dus water moet ook in structuurformules worden getekend.  Hieronder wordt figuur 4 weergegeven waarbij twee fosfolipidemoleculen zijn ingebouwd. Let op de volgende aandachtspunten: Nummer 3 is een waterlaagje en nummer 4 is een vetlaagje (zie figuur 2)Er moeten twee fosfolipidemoleculen (zie figuur 3) getekend worden waarbij een deel van elk molecuul in het vetlaagje en een deel van elk molecuul in het waterlaagje getekend is. De hydrofobe staarten moeten in het vetlaagje getekend worden (want vet is ook hydrofoob) en de hydrofiele koppen moeten in het waterlaagje getekend worden (want water is hydrofiel). De aminozuren Ser, Thr en Pro zijn op te zoeken in BINAS Tabel 67H1. Let op de volgende aandachtspunten: Wanneer aminozuren aan elkaar koppelen ontstaat er op de bindingsplek een peptidebinding. De OH-groep aan de rechterkant van Ser reageert met één H-atoom van Thr. Vervolgens kunnen deze aminozuren aan elkaar worden getekend. De OH-groep aan de rechterkant van Thr kan weer reageren met één H-atoom van Pro. Let op: dit moet één H-atoom zijn van een -NH groep en niet van een H2C-groep. Vervolgens kunnen deze aminozuren aan elkaar worden getekend. Let op de golfjes aan de linkerkant en aan de rechterkant van het fragment, aangezien je een stukje uit het fragment van een eiwit hebt getekend. Mineralen bestaan voornamelijk uit verschillende soorten zouten. Hieronder worden de verhoudingsformules van de gevraagde zouten weergegeven. Let bij het opstellen van verhoudingsformules op volgende aandachtspunten:Zouten bestaan uit ionen. De meeste ionen zijn te vinden in BINAS Tabel 45A. Zouten zijn neutrale stoffen, dus evenveel positieve deeltjes als negatieve deeltjes. Zouten hebben daarom ook een verhoudingsformule en geen molecuulformule, omdat zouten niet zijn opgebouwd uit moleculen maar uit ionen. Magnesiumchloride Mg2+ Cl-1  : 2MgCl2KaliumnitraatK+ NO3-1 : 1KNO3CalciumfosfaatCa2+ PO43-3 : 2Ca3(PO4)2Let op: bij samengestelde ionen komen haakjes!BariumhydroxideBa2+ OH-1 : 2Ba(OH)2Let op: bij samengestelde ionen komen haakjes!Meest voorkomende samengestelde ionen zijn: OH- , NO3- , SO42- , SO32- , CO32- en PO43-Hieronder wordt stapsgewijs de uitwerking weergegeven. Noteer eerst alle gegevens uit de opgave: massa mucine = 2,5 gram massapercentage TFR in mucine = 11,5%volume water = 3500 mL molaire massa TFR = 380,98 g mol-1Het massapercentage TFR in mucine is 11,5%. Er wordt 2,5 gram mucine opgelost. Dit bevat dus 0,115 x 2,5 = 0,23 gram TFR. De molaire massa van TFR is 380, 98 g mol-1.Het aantal mol TFR is dan: 0,23380,98\frac{0,23}{380,98}380,980,23​ = 6,0 · 10-4 mol TFROm de molariteit [TFR] te bereken maak je gebruik van: c=nV c= \frac{n}{V}c=Vn​Hierbij geldt:n = 6,0 · 10-4 mol V = 3500 mL = 3,5 LDus c=nV=6,0⋅10−43,5c=\frac{n}{V}= \frac{6,0 \cdot 10^{-4}}{3,5}c=Vn​=3,56,0⋅10−4​ = 1,7 · 10-4 mol/LEr wordt gevraagd om de [TFR] uit te drukken in mmol/L. [TFR] = 1,7 · 10-4 mol/L = 1,7 · 10-1 mmol/L = 0,17 mmol/L. Let op: afronden op twee significante cijfers.