Chemie Overal 5e ed - Hoofdstuk 17 - Buffers en enzymen oefentoetsen & antwoorden

De zuren en basen staan altijd voor de reactiepijl in een reactievergelijking. Zuur = H3O+ (aq) en base = CH3COO- (aq)Zuur = NH4+ (aq) en base = OH- (aq) Zuur = CH3COOH (aq) en base = CaCO3 (s)Wanneer een deeltje in BINAS Tabel 49 bij zowel een zuur als bij een base staat, noemen we dat deeltje een amfolyt. Er zijn dus meerdere antwoorden goed op deze vraag. Voorbeelden van amfolyten zijn HSO4- , HCO3- , H2PO4- en HPO42-. De bouwstenen van eiwitten zijn aminozuren. De structuurformules van aminozuren zijn te vinden in BINAS Tabel 67H1. Om te zorgen dat de pH tijdens deze transporten niet te veel varieert, zijn er buffers in het bloed aanwezig. De belangrijkste buffer is de koolzuurbuffer H2 CO3/HCO3-. De samenstelling van deze buffer is zodanig dat het buffersysteem veel H3O+ kan opnemen. Een andere belangrijke buffer is het eiwit hemoglobine. Hemoglobine zorgt, naast het constant houden van de pH in het bloed, ook voor het transport van zuurstof naar de cellen in je lichaam. De koolzuurbuffer zorgt voor het transport van het koolstofdioxide naar de longen. De ademhalingscyclus is een samenwerking van de koolzuurbuffer en de hemoglobinebuffer.Enzymen kunnen een co-enzym hebben, een kleiner organisch molecuul, dat het enzym nodig heeft om werkzaam te zijn. Het co-enzym is meestal een soort aan-uitschakelaar van het enzym. Daarnaast hebben veel enzymen ook ionen nodig om te functioneren. Dit kan een ion zijn van zink, mangaan, koper, magnesium, ijzer, kalium of natrium: de sporenelementen uit het voedsel.Passief transport: Stoffen die uit kleine ongeladen moleculen bestaan, zoals zuurstof−, koolstofdioxide− en stikstofmoleculen kunnen gemakkelijk door de fosfolipidenlagen heen diffunderen. Grotere moleculen kunnen veel moeilijker het membraan passeren. Om dat toch mogelijk te maken bevat het celmembraan speciale eiwitten die als transportenzymen werkzaam zijn.Actief transport: Het transport kan ook actief plaatsvinden. Het cytoplasma bestaat voor het grootste deel uit water met opgeloste stoffen. Doordat de fosfolipiden in het celmembraan vetachtige stoffen zijn, stoten ze in water oplosbare stoffen af. Deze moleculen kunnen niet zonder meer door het celmembraan diffunderen. Voor dit proces is energie nodig. Die energie wordt geleverd door ATP. ATP wordt daarbij omgezet in ADP. Het ADP wordt weer omgezet in ATP door de energie die vrijkomt bij exotherme reacties die binnen en buiten de cel verlopen. De reactievergelijking van dolomiet met opgelost koolstofdioxide wordt hieronder weergegeven. CaxMg(1-x)CO3 + H2O + CO2 --> x Ca2+ + (1-x) Mg2+ + 2 HCO3-Let bij het opstellen van bovenstaande reactievergelijking op de volgende punten: De verhoudingsformule van dolomiet is CaxMg(1-x)CO3 en reageert met water en koolstofdioxide, dus deze stoffen komen voor de pijl te staan. De reactieproducten van deze reactie zijn calciumionen (Ca2+), magnesiumionen (Mg2+) en waterstofcarbonaationen (HCO3-). De reactievergelijking dient altijd kloppend gemaakt te worden. Aangezien in de verhoudingsformule van dolomiet calcium x keer voorkomt en magnesium (1-x) keer voorkomt dienen deze ‘getallen’ voor het calciumion (Ca2+) en voor het magnesiumion (Mg2+) genoteerd te worden. Het 4He ontstaat door het radioactief verval van 238U. Bij dit radioactief verval ontstaat nog één ander deeltje. Symbool: ThAantal neutronen: 144Voorbeelden van een juist antwoord zijn: Voorbeeld 1:In Gerolsteiner® is de verhouding 3He/4He gelijk aan $\frac{3 \cdot 10^{-11}}{4 \cdot 10^{-6}} = 7.5 \cdot ^{-6}$Bij natuurlijk voorkomen is de verhouding 3He/4He gelijk aan $\frac{0.00014}{10^2} = 1.4 \cdot 10^{-6}$In Gerolsteiner® is de verhouding hoger, wat wijst op (gedeeltelijke) herkomst uit dieper gelegen aardlagen. Voorbeeld 2In Gerolsteiner® is de verhouding 3He/4He gelijk aan $\frac{3 \cdot 10^{-11}}{4 \cdot 10^{-6}} = 7.5 \cdot 10^{-6}$Dat betekent dat er ongeveer 8 · 10-4 % 3He voorkomt. Het natuurlijk voorkomen van 3He is 0,00014%. In Gerolsteiner® is het percentage 3He hoger. Dit betekent dat de verhouding hoger is, wat wijst op (gedeeltelijke) herkomst uit dieper gelegen aardlagen. In Gerolsteiner® Sprudel is de [HCO3-] hoger dan in SPA® Intense. In beide soorten is [H2CO3] vrijwel gelijk. De Kz van H2CO3 is $K_z = \frac{[HCO_3][H_3O^+]}{[H_2CO_3]}$ Om dezelfde waarde van de concentratiebreuk te behouden, moet in Gerolsteiner® Spundel de [H3O+] lager zijn. Let bij het beantwoorden van deze vraag op de volgende punten: Je moet de concentratiebreuk (Kz) opstellen van H2CO3. Als je dat nog lastig vindt, stel je eerst de oplosvergelijking van dit zwakke zuur op in water. De reactievergelijking wordt hieronder weergegeven. H2CO3 (aq) + H2O (l) ⇄ H3O+ (aq) + HCO3- (aq)De concentratiebreuk is dan als volgt: $K_z = \frac{[HCO_3][H_3O^+]}{[H_2CO_3]}$De tabel goed analyseren. In je antwoord moet terug te lezen zijn dat de [HCO3-] hoger is terwijl in beide soorten de [H2CO3] vrijwel gelijk is. Redeneren vanuit de Kz dat de [H3O+] lager is om het evenwicht te behouden.  De molecuulformule van indigo is af te leiden uit de structuurformule. De molecuulformule van indigo is C16H10N2O2. De molaire massa van indigo is (16 · 12,01) + (10 · 1,008) + (2 · 14,01) + (2 · 16,00) = 262 g/mol.De oplosbaarheid is $\frac{1.0 \cdot 10^{-3}}{262} = 3.8 \cdot 10^{-6} = 3.8 \cdot 10^{-6}$ mol/L. Alle C-atomen met een dubbele binding hebben omringingsgetal 3. De N-atomen hebben omringingsgetal 4. De N-atomen hebben drie bindingen en een niet-bindend elektronenpaar. De groepen rondom de N-atomen zijn dus gerangschikt in een tetraëder / bevinden zich niet in een vlak.Let bij het beantwoorden van deze vraag op de volgende punten: Benoemen dat de N-atomen een omringingsgetal hebben van 4.Wanneer atomen een omringingsgetal van 4 hebben is de ruimtelijke bouw een tetraëder. Er zijn meerdere antwoorden goed op deze vraag. Hieronder de twee opties. Voorbeeld 1Atomen/atoomgroepen: een H-atoom van een NH-groep en het O-atoom van een C=O-groepInteractie: waterstofbrug − Voorbeeld 2Atomen/atoomgroepen: het negatief geladen O-atoom en een NH-groep Interactie: ion-dipoolbindingDe pH van indigowit is gelijk aan 9,50. pH + pOH = 14,00pOH = 14,00 – 9,50 = 4,5 [OH-] = 10-pOH[OH-] = 10-4,5 = 3,2 · 10-5 mol/L Let op: Het aantal significante cijfers in de [OH-] moeten gelijk zijn aan het aantal decimalen in de pH. De pH = 9,50 heeft twee decimalen en dus moet er op twee significante cijfers worden afgerond. [OH-] = 3,2 · 10-5 mol/LInformatie uit de tekstAls eerste werd het actieve centrum van één van de betrokken enzymen (het enzym UGT) in de plant onderzocht. De onderzoekers vermoedden dat een histidine-eenheid in het enzym UGT een rol speelt bij de koppeling van glucose aan indoxyl. Informatie uit BINASIn BINAS Tabel 71E worden de coderende DNA-streng en de niet-coderende-of matrijsstreng van het DNA weergegeven. Hieronder is te zien dat de nucleïnebase C is vervangen door een G en dat nucleïnebase A is vervangen door een C. Antwoord op de vraag1. Nucleïnebase C is vervangen door G. 2. Nucleïnebase A is vervangen door C.De tabel met de juiste antwoorden wordt hieronder weergegeven. Hieronder wordt er per experiment een toelichting gegeven. Experiment 1: de blauwkeuring treedt niet op, aangezien het enzym BGL niet aanwezig is. Experiment 2: de blauwkeuring treedt wel op, echter is het enzym BGL niet aanwezig, maar de stam bevat wel het gen FMO. FMO wordt omgezet in indoxyl en door middel van het enzym UGT wordt het met glucose omgezet tot indicaan. Experiment 3: de blauwkleuring treedt niet op, door de aanwezig van het gen FMO en het gen UGT kunnen de glucosemoleculen door middel van indoxyl niet meer worden omgezet tot indicaan. Ze zijn daardoor niet meer substraat-specifiek.Experiment 4: de blauwkeuring treedt wel op, aangezien het enzym BGL ervoor zorgt dat door de aanwezigheid van FMO en UGT glucose kan worden omgezet in indicaan. Indicaan kan dan vervolgens weer worden omgezet tot indoxyl, waardoor de blauwkleuring kan optreden.