Opdracht 18
Is de volgende bewering waar of onwaar? Leg uit.
"De naam 'Koolhydraten' baseert zich op een oud wetenschappelijk misverstand."
Eenvoudige indeling van de sacchariden:
- Mono-sacchariden: glucose, fructose, galactose(C6H12O6)
- Di-sacchariden: saccharose (suiker), lactose, maltose (C12H22O11)
- Poli-sacchariden: amide (zetmeel), amilose, cellulose( (C6H10O5)n)
Strukturen:
Monosacchariden
De monosacchariden kunnen zich bevinden in een lineaire of in een cyclische vorm (hierboven zie je alleen cyclische vormen).
Je kunt in onderstaande schema zien hoe glucose de lineaire en de cyclische vorm kan aannemen:
De lineaire struktuur kan gemakkelijk geoxideerd worden. dus met een zwakke oxidator; vaak gebruikt men:
Ag+ ammoniakale zilveroplossing = reagens van Tollens, of met Cu2+(Fehlings' reagens)
De cyclische vorm wordt niet gemakkelijk geoxideerd (geen =O binding voorradig), maar het is nu eenmaal zo dat de twee strukturen, de lineaire en de cyclische in oplossing met elkaar in evenwicht zijn, dus dat de lineaire struktuur er altijd bij zit en die laat zich goed oxideren. Omdat de lineaire tijdens dat proces verdwijnt en in evenwicht is met de cyclische, zal de cyclische vorm steeds meer overgaan in lineaire vorm, oftewel, alles wordt uiteindelijk toch geoxideerd.
Opdracht 19
Bestudeer goed de volgende twee afbeeldingen: glucose en fructose komen op twee manieren voor, de lineaire en de ciclische. De twee formen zijn - in waterig milieu, altijd in evenwicht met elkaar. Toch heeft alleen de lineaire struktuur de juiste groep om te oxideren (de reductorgroep).
Leg duidelijk uit waarom tijdens het redox-proces toch niet alleen de lineaire vorm, maar ook de ciclische vorm verdwijnt.
Disacchariden
Saccharose kan niet geoxideerd worden met Ag+ of met Cu2+.
Maltose en lactose kunnen wel geoxideerd worden met Ag+ of met Cu2+.
Amide, zetmeel wordt niet geoxideerd met Ag+ of met Cu2+.
Opdracht 20
De oxideerbaarheid van een cyclische struktuur hangt af van de plaats van de O (zuurstofatoom) in de ring.
Als zo'n C - O binding in de ring gemakkelijk is te openen (waarbij de lineaire struktuur ontstaat) dan is oxidatie mogelijk.
(zie ook module 11)
Analyseer, met behulp van de strukturen, waarom sommige ringen wel en ander niet gemakkelijk open gaan.
Polysacchariden
Amide of zetmeel heeft een helix-struktuur als het zich in natuurlijke vorm bevindt. In dat geval maakt het met I3--ionen een donkerblauw gekleurd complex.
Opdracht 21
Jodium is een nogal apolaire stof en lost normaal niet op in water. Maar wel als dat water ook jodiumionen bevat, bijvoorbeeld van KI.
Leg dat uit.
Fehlings' Reagens
CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) 
Cu(OH)2(s) + Na2SO4(aq)
Cu(OH)2(s) 
Cu2+ + 2OH-( = evenwicht 1)
Cu2+ + e- Cu+
De toevoeging van NatriumTartraat: de tartraat-ionen grijpen de Cu2+-ionen van evenwicht 1 waardoor het neerslag Cu(OH)2 verdwijnt; tegelijk verschijnt er een transparante oplossing met donkerblauwe kleur = Fehlings' Reagens (FR).
FR bezit dus in basisch milieu opgeloste Cu2+-ionen die een reduktor kunnen oxideren (bijvoorbeeld de aldehydegroep), door een elektron te pakken en een ion Cu+ te vormen. Deze zullen in een vervolgreaktie met OH- het oranjerode neerslag Cu2O(s) vormen.
Dit is een bewijsreaktie voor de aanwezigheid van monosacchariden.
Opdracht 22
Waar of Onwaar?
Om de aanwezigheid van glucose in urine te onderzoeken is een specifieker methode dan Fehlings' Reagens de enzymatische methode met glucose-oxidase.
Antwoord
Aspartaam is een stof die wordt gebruikt door mensen die willen afvallen, die willen voorkomen dat ze vet worden van teveel suiker of door mensen die om andere redenen geen suiker mogen hebben. Het is nu eenmaal zo dat alle suikers nogal veel energie bevatten. In plaats van suiker in de koffie gebruikt men dan vervangers zoals aspartaam,maar er zijn ook andere. Veel suikerhoudende produkten (bijvoorbeeld jam en coca-cola) hebben ook zgn dieetprodukten, d.w.z. zonder suiker, maar met vervangers.
Het geheim is dat aspartaam het lichaam in gaat zonder aan het metabolisme mee te doen, zonder enige energie-waarde, zonder enige vetvorming. Maar een waarschuwing is wel nodig: sommige suikervervangers blijken inmiddels, als je ze erg veel gebruikt, niet zo gezond omdat ze kanker kunnen veroorzaken.
Opdracht 23
Bestudeer de aspartaamstruktuur nog eens goed en wijs daarin aan wat je kent, de funktionele groepen dus.
In principe zijn de regels voor exotherme en endotherme reakties in de biochemie gelijk aan de regels voor de scheikunde in het algemeen. Dus ook voor de chemische reakties in levende wezens. Ook daar vinden chemische reakties plaats die energie opleveren of energie kosten. Wel is het zo dat de energie in levende wezens vaak gedragen en overgebracht wordt via speciale stoffen, zoals ATP (Adenosine Tri. Phosphaat), een molekuul dat vaak om de hoek komt kijken bij reakties die gepaard gaan met energieoverdracht.
De meeste levende wezens moeten ademhalen, waarbij het gaat om het binnenkrijgen van zuurstof. Groene planten hebben nóg een mogelijkheid: de fotosynthese die ongeveer het tegenovergestelde is van ademhaling. Bij de fotosynthese wordt zuurstof gemaakt in plaats van verbruikt.
Respiratie en fotosynthese zijn niet de enige biochemische processen met stevig energie-effect; in feite zijn ALLE biochemische reakties exotherm of endotherm, maar daarover gaan we het hier niet hebben.
Dat zijn twee tegengestelde processen in de natuur:
- de respiratie: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O exotherm(ΔH < 0)
- de fotosinthese: 6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 endotherm (ΔH > 0)
Niet alleen mensen en dieren, maar ook planten "ademen"! In tegenstelling tot de fotosynthese geldt voor de ademhaling dat er chemische energie van buiten (in de vorm van zuurstof en bijvoorbeeld suikers) moet worden toegevoerd. De fotosynthese daarentegen produceert juist chemische energie.(bijvoorbeeld ATP en de suikers die bij de ademhaling weer worden verbruikt).
Planten hebben dus beide mogelijkheden, overdag domineert de fotosynthese (o.i.v. licht) en 's nachts de ademhaling.
Opdracht 24
Stel je eens voor dat ergens een mens er in geslaagd is (bijvoorbeeld door mutatie van zijn genen) de mogelijkheid te verkrijgen om ergens in zijn lichaam fotosynthese te realiseren. Wat zouden de konsekwenties zijn?
Antwoord
Net als de Ureumcyclus, vindt ook de Krebscyclus plaats op de mithogondria.
De oxidator (zuurstof, O2) helpt bij de 'decarboxylering van het citroenzuur, tijdens het verloop van al die reakties van deze cyclus.
Eén complete omgang door de cyclus houdt één reduktie in van twee koolstofatomen die overgaan in 2CO2).
De bijgehorende waterstofatomen verbinden zich aan energiedragers: FAD en NAD, die meteen daarna ATP vormen. ATP mogen we beschouwen als een soort brandstof in de levende wezens. De molekulen zitten vol chemische energie.
De hele cyclus is opgebouwd uit negen stappen, deelreakties, met als overall reaktie:
Citraat oxaal acetaat
C6H5O72- +H2O C4H2O52-+2CO2 + 5H·
FAD- en NAD-molekulen pakken de H-radikalen op (neutrale eenzame H-atomen) en verkrijgen daarmee flink veel energie. Daarna reageren deze H-atomen met zuursof en vormen water H2O (zeer exotherme reactie). Water en koolzuurgas zijn de eindprodukten.
De hoofdfunktie van de cyclus is het verkrijgen en opslaan van chemische energie.
Opdracht 25
Wat kun je zeggen over de elektronenoverdracht in bovengenoemde processen?
