Hs12 Stereo-isomerie en biochemie

Uitwerkingen Scheikunde Curie VWO Deel 2B Hoofdstuk 12 Stereo-isomerie en biochemie www.uitwerkingensite.nl
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
24
Hoofdstuk 12 Stereo-isomerie en biochemie
Inleiding
CH 3
CH 2
12.1
a
COOH
b
CH 3
OH
CH 3
NH 2
c
HOOC
CH
CH 2
CH 2
COOH
d
H
O
OH
OH
OH
OH
OH
C
CH
CH
CH
CH
CH 2
CH 2 OH
O
Bij d: zie BINAS tabel 103 A:
glucose is 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal
OH
HO
OH
OH
12.2
a
b
c
d
e
12.3
C6H12 is een alkeen of een cycloalkaan. Mogelijke hoofdketens, niet kleiner dan
5 koolstofatomen, zijn: hexeen, penteen, cyclohexaan en cyclopentaan.
Plaatsen van de extra methylgroep bij de hoofdketens met 5 koolstofatomen geeft in totaal
11 verschillende mogelijkheden.
H 2C
2-amino-4-fenylbutaanzuur
1,2,3,4,5-pentaanpentaol
3-amino-6-methylcyclohexeen
3-pentanon
3,4-dihydroxybutanal
CH
CH 2
CH 2
CH 2
CH 3
H 3C
1-hexeen
C
CH
CH 2
CH 3
CH 2
CH 3
CH 3
2-methy l-2-penteen
H 3C
CH
CH
CH 2
CH 2
CH 3
H 3C
2-hexeen
CH
C
CH 3
H 3C
CH 2
CH
CH
CH 2
CH 3
3-methy l-2-penteen
3-hexeen
H 3C
H 2C
C
CH 2
CH 2
CH
CH
CH
CH 3
CH 3
CH 3
4-methy l-2-penteen
CH 3
2-methy l-1-penteen
CH 2 CH 2
H 2C
CH
CH
CH 2
CH 3
H2C
CH 2
CH 2 CH 2
CH 3
cy clohexaan
3-methy l-1-penteen
CH 2
H 2C
CH
CH 2
CH
CH 3
H2C
CH 2
CH 3
CH 2 CH 2
4-methy l-1-penteen
methy lcy clopentaan
CH 3
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
O
12.4
H 2N
CH
25
O
C
NH
CH 2
C
NH
CH 3
CH
COOH
+ 2 H 2O
CH 2
CH
CH 3 CH 3
Ala
H 2N
Gly
CH
COOH
+ H2N
Leu
CH 2
COOH
+ H 2N
CH 3
CH
COOH
CH 2
CH
CH 3 CH 3
H
12.5
O
H
O
H
O
~O C C O C C O C C~
CH 3
CH 3
CH 3
12.6
De structuurformule van koolstofdioxide is O = C = O. Dat is een lineair molecuul, geen
dipoolmolecuul. Zie ook BINAS tabel 53 B.
12.7
1-propanol is beter oplosbaar in water dan 1,1-dichloormethaan doordat de OH groep van
1-propanol waterstofbruggen kan vormen, en 1,1-dichloormethaan niet.
12.1 Stereo-isomeren
12.8
H 3C
O
CH 2
CH 2
CH 3
1-methoxy propaan
CH 3
H 3C
O
CH
2-methoxy propaan
CH 3
H 3C
CH 2
O
CH 2
H 3C
CH 2
CH 2
H 3C
CH
CH 2
CH 3
CH 3
CH 3
OH
ethoxy ethaan
1-butanol
2-butanol
OH
HOCH
2
CH
CH 3
2-methy l-1-propanol
CH 3
OH
H 3C
C
CH 3
2-methy l-2-propanol
CH 3
12.9
12.10
De voorzetsels cis en trans betekenen respectievelijk ‘aan deze kant’ en ‘aan de overkant’.
Cis-trans-isomerie is een vorm van stereo-isomerie: de isomeren hebben wel dezelfde
molecuulformule maar verschillen in de ruimtelijke oriëntatie van de atomen in het molecuul.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
26
12.11
Cis-trans-isomeren hebben naast een verschillende ruimtelijke structuur ook verschillende
stofeigenschappen, zoals smeltpunt en kookpunt.
12.12
Cis-trans-isomerie komt voor bij onverzadigde en ringvormige moleculen omdat deze
moleculen een starre, niet draaibare structuur hebben. De C ≡ C structuur is lineair.
12.13
H 2C
CH
H 3C
CH 2
CH 3
1-buteen
CH 3
C
C
H
cis -2-buteen
H
H
CH 3
C
C
H 3C
trans -2-buteen
H
CH 3
H 2C
C
2-methy lpropeen
CH 3
H 2C
CH 2
H 2C
CH 2
cy clobutaan
H 2C
CH
H 2C
methy lcy clopropaan
CH 3
12.14
a
b
c
d
e
f
1-buteen heeft geen cis-trans-isomerie.
2-buteen heeft wel cis-trans-isomerie.
1,2-dibroometheen heeft wel cis-trans-isomerie.
1-chloor-2-butyn heeft geen cis-trans-isomerie.
1,1,2-tribroompropeen heeft geen cis-trans-isomerie.
3-chloor-1-butyn heeft geen cis-trans-isomerie.
12.15
a
b
c
d
cis-1,2-dibroomcyclopentaan
trans-1,3-cyclobutaandicarbonzuur
cis-1,3-cyclopentaandicarbonzuur
cis-1,2-cyclopentaandicarbonzuur
12.16
a Z-1-chloorpropeen en E-1-chloorpropeen.
b/c
H
CH
3
C
H 3C
C
C
H
C
H
H
H
CH 3
C
H
C
C
H
C
H 3C
E,E-2,4-hexadieen
H
H
H
C
H 3C
C
H
Z,E-2,4-hexadieen
C
CH 3
C
H
Z,Z-2,4-hexadieen
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
d
27
In dit geval is cis,cis-2,4-hexadieen gelijk aan Z,Z-2,4-hexadieen omdat aan de C=C
groep maar twee groepen met een hogere prioriteit dan waterstof zitten.
OH
12.17
a
CH 3
CH
CH 2
CH 3
CH 2
OH
CH 3
CH
H 3C
CH
CH 2
CH 3
CH
CH 2
CH 3 + H 2 O
C
H
H
H
CH 3
CH 3
1-buteen
CH 3
C
OH
CH 3
CH 2
C
C
H 3C
+ H 2O
cis-2-buteen
+ H 2O
trans-2-buteen
H
OH
b
CH 2
CH 2
CH 2
Br
12.18
C
a
CH 3
Br
C
H
CH
Br
H
CH 2
CH 3 + H 2 O
1-buteen
H
C
C
H
cis -1,2-dibroometheen
b
CH 2
Br
trans -1,2-dibroometheen
Het molecuul van het cis isomeer heeft een dipool, het molecuul van het trans isomeer
niet. Het cis isomeer is stof B.
CH 2 ~
H
12.19
C
H
CH 2
C
CH 2
H
C
CH 3
H
CH 3
~ CH 2
CH 3
CH 2
C
CH 2
CH 3
H
CH 3
C
~ CH 2
C
Gutta percha (trans – polyisopreen)
C
C
C
CH 2
CH 2
C
CH 3
H
C
CH 2
CH 2
C
CH 2 ~
Rubber (cis – polyisopreen)
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.20
a
28
Met behulp van feromonen kunnen schadelijke insecten van een bepaalde soort gelokt
en gedood worden. Andere organismen ondervinden geen schade.
b
H
H
C
CH 3
CH 2
H
C
C
CH 2
(CH 2 ) 5
C
CH 2
O
CH 2
H
C
CH 3
O
E3,Z7-tetradecadieen-1-ol acetaat
CH 2
H
C
CH 3
C
CH 2
O
H
(CH 2 ) 9
C
CH 3
O
E3-tetradeceen-1-ol acetaat
12.21
c
Stel je hebt x dm3 lucht. Deze lucht bevat 15 • 10-9 g feromoon.
100 • 10 -12 • x = 15 • 10-9, zodat x = 150 dm3.
Dat lijkt weinig, maar bedenk dat feromonen niet in een egale pluim worden verspreid,
maar in lijnen met bochten (slierten).
a
Trans-1,3-cyclobutaandizuur kan geen zuuranhydride vormen doordat de zuurgroepen
te ver van elkaar afstaan.
HOOC
H
CH 2
CH 2
H
COOH
trans -v orm
O
HOOC
CH 2
O
O
CH 2
COOH
+ H2 O
H
CH 2
cis -v orm
b
H
H
CH 2
H
zuuranhy dride
Beide carbonzuurgroepen moeten ten opzichte van elkaar ruimtelijk georiënteerd zijn
om een anhydride te kunnen vormen.
Bij cis- en trans-1,2-cyclobutaandicarbonzuur zitten beide carbonzuurgroepen dicht
genoeg bij elkaar om te reageren.
Bij 1,3-cyclobutaandizuur kunnen de carbonzuurgroepen alleen reageren als ze cis ten
opzichte van elkaar zitten.
12.2 Optische activiteit en optische isomeren
12.22
a
b
12.23
Je moet nu de volgende vormen van stereo-isomerie kennen:
- cis-trans-isomeren
- optische isomeren (spiegelbeeld en niet-spiegelbeeld isomeren).
Een molecuul moet een starre, niet-draaibare structuur hebben (dubbele binding, ringstructuur) om een cis-trans-isomeer te kunnen zijn.
Optische isomeren moeten één of meer asymmetrische koolstofatomen hebben.
Butanon heeft geen asymmetrisch koolstofatoom: geen enkel koolstofatoom is met vier
verschillende atomen of atoomgroepen verbonden.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
29
12.24
Een racemisch mengsel is een mengsel dat bestaat uit gelijke hoeveelheden van twee
stoffen die elkaars spiegelbeeldisomeren zijn.
Een racemisch mengsel vertoont dus geen optische activiteit.
Een optisch inactieve stof is een zuivere stof.
12.25
Atropine wordt in de Belladonna (‘lijkbes’) met behulp van enzymen gemaakt. Door hun
ruimtelijke vorm kunnen enzymen reacties katalyseren waarbij maar één stereo-isomeer
ontstaat.
Synthese in het laboratorium gebeurt zonder enzymen; hierbij reageren de stoffen vrij in de
oplossing. Daarbij ontstaan beide stereo-isomeren in gelijke hoeveelheden; er ontstaat een
racemisch mengsel.
12.27
a
b
12.28
a
De oplossing bevatte alleen water en één van de moleculen van ammoniumnatriumtartraat.
Wanneer koolstof aan vier verschillende atomen of groepen is gebonden, kun je in een
plat vlak en een piramide meer dan twee stereo-isomeren bedenken.
Cl – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Nee
H
b
C* CH 2
CH 3
Ja
CH 2
CH 3
Cl
c
CH 3
Nee
CH 2
CH
CH 2
CH 3
Cl
CH 3
d
Ja
Cl
C* CH 2
CH 2
CH 2
H
CH 3
e
Nee
CH 3
C
CH 2
CH 2
CH 3
Cl
CH 3
f
CH 3
Nee
CH 2
C
CH 2
CH 3
Cl
g
12.29
b
CH 3
Ja
H
CH 3
C* CH 2
C
Cl
H
CH 3
Cl
d
H
H
CH 3
H
Cl
C3H7
C 3H 7
CH 2 Cl
CH 2 Cl
CH 3
C3 H7
H 3C
H
C 3H 7
CH 3
CH 3
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
CH 3
g
Cl
CH 3
H
H
Cl
C4H9
12.30
a
Br
H
H
CH 3
CH 2 Br
CH 3
C2H5
Br
CH 2 Br
CH 3
H
H
CH 3
H
CH 2 Br
CH 3
H3 C
Br
CH 3
H
CH 2 Br
H
Br
CH 3
H 3C
CH 2 Br
H
C2H 5
2-chloor-3-joodbutaan heeft 4 stereo-isomeren:
Cl
I
d
CH 2 Br
H
1-broom-2-methylbutaan heeft 2 stereo-isomeren:
H
c
C 4H 9
1,3-dibroom-2-methylbutaan heeft 4 stereo-isomeren:
H3 C
b
30
CH 3
H
H
CH 3
H
I
CH 3
Cl
H
CH 3
Cl
H
CH 3
H
I
CH 3
H
H
CH 3
Cl
I
CH 3
1,2,3,4-tetrachloorbutaan heeft 3 stereo-isomeren:
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H
Cl
H
H
Cl
H
Cl
H
H
Cl
Cl
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
meso
e
2,3,4-trichloorhexaan heeft drie asymmetrische koolstofatomen en geen inwendig
spiegelvlak. De stof heeft 23 = 8 verschillende stereo-isomeren:
H
H
H
f
CH 3
Cl
Cl
Cl
C2H5
H
Cl
H
CH 3
Cl
H
etc
Cl
C2H5
2,4-dibroompentaan heeft 3 stereo-isomeren:
CH 3
Br
CH 2
H
Br
CH 3
H
CH 3
H
CH 2
H
Br
CH 3
CH 3
Br
CH 2
Br
H
CH 3
Br
H
CH 3
H
CH 2
Br
H
CH 3
Br
meso
g
3,4-dibroom-3,4-dimethylhexaan heeft 3 stereo-isomeren.
H 3C
H 3C
C 2H 5
Br
Br
C 2H 5
Br
H3 C
C2 H5
CH 3
H3C
Br
C2 H5
Br
meso
C 2H 5
Br
CH 3
C 2H 5
Br
Br
C 2H 5
CH 3
CH 3
C 2H 5
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
h
31
1,2 dichloorpropaan heeft twee stereo-isomeren:
CH 2 Cl
Cl
CH 2 Cl
H
H
CH 3
Cl
CH 3
12.31
Er zijn drie asymmetrische koolstofatomen. Er zijn dus 23 = 8 stereo-isomeren.
12.32
a
De specifieke optische rotatie wordt uitgedrukt in het aantal graden rotatie, gemeten in
een cuvet met 1,0 dm lengte en een concentratie van 1,0 g per mL.
De specifieke rotatie is in dit geval dus niet –1,2° maar:
    

g

1, 0 dm m L
 1, 2     
0 , 5 6 ,15

1, 0 100
   39°
b
c
12.33
In een tweemaal zo lange cuvet zou de lichtstraal tweemaal zoveel moleculen
passeren. De rotatie zou dan –2,4° zijn.
De concentratie daalt met een factor 2; de gemeten rotatie zou 0,6° zijn.
Bij deze opgave wordt aangenomen dat bietsuiker de enige optische actieve stof in
suikerbieten is.
Als een 0,40 M suikeroplossing een draaiingshoek geeft van +9,1°, en de opgeloste en
gefilterde suikerbietoplossing een draaiingshoek geeft van +8,6°, dan moet de
suikerconcentratie (8,6 / 9,1) • 0,40 M = 0,378 M geweest zijn.
Het volume van de oplossing was 1,00 L, dus daar zat in totaal 0,378 M • 1,00 L = 0,378
mol suiker in.
Bietsuiker is een disacharide (BINAS tabel 67 A2) met een molaire massa van 342,3 g mol1
(BINAS tabel 41).
0,378 mol suiker is dus 0,378 mol • 342,3 g mol1 = 1,29 • 102 g bietsuiker.
Het percentage suiker is dus:
1,2 9  1 0
2
g
2
g
8 ,6 7  1 0
12.34
a
H3 C
 100%  15%
CH 2
CH 3
CH 3
O
C* OH + CH 3
C* O
C
H
b
c
van de totale massa van de suikerbiet.
COOH
H3 C
CH 2
CH 3 + H 2 O
H
Bij de reactie tussen 2-butanol en ethaanzuur (de vorming van een ester) ontstaat geen
optisch actieve stof omdat 2-butanol al een racemisch mengsel was.
Beide isomeren ontstaan met dezelfde snelheid, het reactiemengsel blijft dus een
racemisch mengsel.
Bij de reactie tussen een racemisch mengsel van 2-butanol en linksdraaiend melkzuur
(een stereo-isomeer van 2-hydroxypropaanzuur, BINAS tabel 103 A) ontstaat een ester
met twee asymmetrische koolstofatomen.
Van het asymmetrische centrum afkomstig uit 2-butanol zijn beide stereoconfiguraties
evenveel aanwezig. Dit veroorzaakt geen optische rotatie.
Het andere asymmetrische centrum uit het melkzuurmolecuul is slechts in één
ruimtelijke configuratie aanwezig doordat de reactie werd ingezet met één stereoisomeer.
De ontstane ester zal dus wel optische rotatie vertonen, er is dus geen sprake van een
racemisch mengsel.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.35
a
32
Er zijn vier monochloor-2-methylbutanen. In principe kun je vier fracties verwachten
(mits de kookpunten verschillen).
b
CH 3
CH
CH 2
CH 2 Cl
CH 3
CH 3
CH
CH
CH 3
CH 3 Cl
Cl
CH 3
CH
CH 3
12.36
Cl CH 2
CH
CH 2
CH 3
CH 3
Geen enkele fractie vertoont optische activiteit. De fractie van 2-chloor-3-methylbutaan
is een racemisch mengsel. In de overige fracties worden geen optisch actieve
verbindingen gevormd.
a
b
Enantiomeer is een ander woord voor stereo-isomeer.
Een gelijk mengsel van twee vormen van een enantiomeer (= stereo-isomeer) heet een
racemisch mengsel.
Suikers (monosachariden, BINAS tabel 67 A1) komen in de natuur hoofdzakelijk in de
D-vorm voor. Voorbeelden hiervan zijn: D-glucose, D-galactose en D-fructose. Verder
komt in de natuur voornamelijk D-2-hydroxypropaanzuur voor.
Opmerking: de toevoegingen D en L verwijzen naar afspraken over het opschrijven van
formules; ze zeggen niets over de richting waarin het polarisatievlak van het licht
gedraaid wordt.
In het artikel wordt gezegd: ‘Dergelijke lichtgolven ‘zien’ het verschil tussen L- en Dmoleculen.’ Hiermee wordt het verschijnsel optische activiteit bedoeld. Optisch actieve
stoffen kunnen het polarisatievlak van licht, dat door een oplossing gaat, draaien.
De L-aminozuren op de meteoriet kunnen door enzymen gemaakt zijn. Enzymen zijn
door hun ruimtelijke vorm in staat om specifiek de vorming van één stereo-isomeer te
katalyseren. Omdat enzymen alleen in levende wezens voorkomen, wijst dit mogelijk op
buitenaards leven.
d
e
a
b
c
12.38
CH 3
c
c
12.37
CH 2
a
b
c
d
In het artikel worden met links- en rechtsdraaiende yoghurt de aanwezigheid van een
van de twee stereo-isomeren van melkzuur (D- en L-2-hydroxypropaanzuur, BINAS tabel
103 A) bedoeld.
De stoffen die in de darmen melkzuur afbreken zijn enzymen. Deze kunnen blijkbaar
alleen rechtsdraaiend melkzuur goed afbreken. Het rechtsdraaiend melkzuurmolecuul
past als een sleutel in het slot van het enzym.
Gewone yoghurt, die niet met één soort bacteriën gemaakt wordt, bevat zowel links- als
rechtsdraaiend melkzuur, het is dus een racemisch mengsel.
In Biogarde zit in totaal 1,4 + 0,1 = 1,5 g melkzuur. Biogarde en gewone yoghurt
bevatten beide evenveel melkzuur per liter. Gewone yoghurt bevat per liter dus zowel
½ • 1,5 g = 0,75 g links- als rechtsdraaiend melkzuur.
Er zijn twee optisch actieve koolstofatomen: in beide gevallen het tweede koolstofatoom
van de iso-octanolgroep. Dat levert maximaal 22 = 4 stereo-isomeren op. Maar doordat
het molecuul een symmetrievlak heeft, vervalt één van de mogelijkheden. Er blijven dus
drie stereo-isomeren over.
De systematische naam van C8H16O2 is 2-ethyl-3-hydroxyhexanal.
Behalve twee optische isomeren zijn er ook cis-trans-isomeren.
Het aantal stereo-isomeren is dus 2 • 2 = 4.
In reactie 1 is voor de vorming van butanal koolstofmono-oxide en waterstof nodig in
een verhouding CO : H2 = 1 : 1.
Uit twee moleculen butanal ontstaat (via de reacties 2 en 3 waarin geen koolstofmonooxide of waterstof betrokken is) één molecuul C8H14O.
Per molecuul C8H14O is de verhouding CO : H2 = 2 : 2. In reactie 4 reageert waterstof
met C8H14O tot iso-octanol. Per molecuul C8H14O zijn daarvoor twee moleculen
waterstof nodig. In totaal dus CO : H2 = 2 : 4 = 1 : 2.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.39
a
De vier structuurisomeren met de molecuulformule C3H6Br2 zijn:
H
H
b
33
Br
H
H
Br Br
H
C
C
C
C
C
C
Br
H
H
H
H
H
Br
H
Br
H Br
H
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H Br
H
H
H
H
H
H
H
Stof A moet 2,2-dibroompropaan zijn omdat additie met een atoom Br slechts één
reactieproduct oplevert: 1,2,2-tribroompropaan.
Stof B moet 1,3-dibroompropaan zijn omdat additie met een atoom Br twee
reactieproducten oplevert: 1,2,3-tribroompropaan en 1,1,3-tribroompropaan.
A
B
H
H
H Br
H
H Br
H
C
C
C
C
C
C
H Br
H
Br Br
H
Br H
Br
Br H
Br
C
C
C
C
C
C
H
H
H
Br H
H
H
H
H
H
H
H
en
H
Br H
Br
C
C
C
H Br
H
H
(Stoffen C en D leveren elk drie reactieproducten bij additie van een broomatoom.)
c
Stof C moet 1,2-dibroompropaan zijn omdat deze stof een asymmetrisch centrum heeft.
Een andere syntheseroute kan een optisch actieve stof opleveren, als bij de synthese
geen racemisch mengsel ontstaat maar slechts één stereo-isomeer.
Br Br
C
H
H
C
C* C
H
H
H
D
H
H
Br H
H
C
C
C
Br
H
H
H
Stof D (1,1-dibroompropaan) heeft geen asymmetrisch centrum en kan nooit optisch
actief zijn.
d
Bromeren van stof C levert de volgende stoffen:
Br Br
H
H
C
C* C
H
H
Br Br
H
H
H
C
H
C* C
Br H
H
Br Br
H
C
C
C
H Br
H
H
1,1,2-tribroompropaan
(E, optisch actief )
H
1,2,2-tribroompropaan
H
1,2,3-tribroompropaan
1,2-dibroompropaan
H
Br Br Br
H
C
C
C
H
H
H
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.40
a
34
Stof A is een carbonzuur. Met de molecuulformule C5H8O2 moet A een onverzadigde
koolstofstructuur hebben. Een ringstructuur is onmogelijk omdat in dat geval geen
additiereacties met waterstof en broom mogelijk zijn.
Van C5H8O2 bestaan dan 7 isomeren. Additie van H2 moet een racemisch mengsel
opleveren. Er moet dus een asymmetrisch koolstofatoom ontstaan. Dat kan alleen met
de isomeren cis- en trans-2-methylbuteenzuur.
COOH
H 3C
C
A
H 3C
C
H
CH 3
C
CH 3
C
H
cis -2-methy lbuteenzuur
COOH
trans -2-methy lbuteenzuur
H
H 3C
B
CH 2
C
COOH
CH 3
2-methy lbutaanzuur
b
Stof C (2,3-dibroom-2-methylbutaanzuur) heeft 2 aymmetrische centra en geen
inwendig spiegelvlak. Dit levert 22 = 4 verschillende stereo-isomeren:
CH 3
H
COOH
Br
Br
CH 3
CH 3
Br
COOH
Br
H
CH 3
Br
H
COOH
CH 3
Br
CH 3
Br
Br
COOH
CH 3
H
CH 3
12.3 Structuur van eiwitmoleculen
12.41
De primaire structuur van een eiwit is de volgorde van de aminozuren. Wanneer het eiwit
gehydrolyseerd wordt, verdwijnt die volgorde. Chromatografie van de aminozuren kan
daarover dus geen informatie geven.
12.42
De Rf-waarde is de verhouding tussen de afstand die de stof (vanaf de opbrengplaats)
afgelegd heeft en de maximale afstand: het front.
12.43
Door de hoge temperaturen tijdens het koken wordt de tertiaire structuur van het eiwit
verstoord. Het aantasten van de tertiaire structuur van een eiwit heet denatureren.
12.44
Met BINAS tabel 67 C1:
O
H2N
CH
C
O
NH
NH
CH 2
COOH
CH 3
Val
12.45
C
CH 3
CH
H3C
CH
Ala
Gly
Met BINAS tabel 67 C1:
O
H2N
CH
C
NH
CH
COOH
CH 2
CH 2
+ H2 O
H2N
CH
COOH
+ H 2N
H3C
COOH
CH 2
CH 2
CH
OH
CH
CH
CH 3
H3C
OH
CH 3
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
35
12.46
Denatureren van eiwitten is het aantasten van de tertiaire structuur van het eiwit. Dit gebeurt
bijvoorbeeld door verwarming, of door behandeling met een zuur.
12.47
a
b
c
d
12.48
a
b
c
d
e
f
K: lysine E: glutaminezuur A: alanine Y: tyrosine
Het is niet zeker of de genoemde aminozuren werkelijk in het mengsel aanwezig zijn.
Op grond van het chromatogram is tyrosine niet aanwezig in het mengsel. De
aminozuren 2 en 4 zijn met dit experiment niet te identificeren.
Rf = 3,4/5,8 = 0,59
Bij pH = 9,5 is lysine neutraal; glutaminezuur is dan negatief geladen doordat het H +
ionen heeft afgestaan.
Glycine is het enige aminozuur zonder asymmetrisch centrum, het is optisch inactief.
De specifieke optische rotatie wordt uitgedrukt in het aantal graden rotatie gemeten in
een cuvet met 1 dm lengte en een concentratie van 1 g per mL.
1,10 mol L1 L-alanine wordt omgerekend naar g mL1:
m = M • n = 89,10 g mol1 • 1,10 • 103 mol mL1 = 9,80 • 102 g mL1
Voor de optische rotatie geldt:
 [α]•l•c
  1,8 • 9,80 • 102 • 2,5 = +0,44°
De optische rotatie is dus +0,44° bij 25 °C.
De optische rotatie van D-fenylalanine is gelijk aan de optische rotatie van Lfenylalanine maar precies de andere kant op.
De specifieke optische rotatie van D-fenylalanine is dus +34,5° bij 25 °C.
Een linksdraaiende spiraal zou bestaan uit D-aminozuren. Die zijn in de natuur (bijna)
niet aanwezig.
De helix wordt bijeengehouden door waterstofbruggen.
 -sheetstructuren ontstaan bij ketens waarvan de aminozuren verschillende
eigenschappen hebben, zoals polair en apolair. Ook een aminozuur dat veel proline
bevat vormt  -sheets.
12.49
Proline is het enige eiwit waar de ‘ruggengraat’ van de hoofdketen door een starre
ringstructuur een scherpe bocht moet maken.
Een spiraalstructuur (-helix) kan nooit het aminozuur proline bevatten omdat dit aminozuur
de spiraalstructuur verstoort. Een eiwit met een hoog prolinegehalte, zoals collageen, zal
dus weinig of geen spiraalstructuren (-helices) bevatten.
12.50
a
Om de hoeveelheden van de verschillende aminozuren te berekenen, worden eerst de
molaire massa’s van de aminozuren berekend, aan de hand van de structuurformules
(BINAS tabel 67 C1). Vervolgens wordt berekend hoeveel mol van de aminozuren
aanwezig was in 100 g salmine door de massa door de molaire massa te delen.
De hoeveelheid mol aminozuren (per 100 g salmine) wordt vervolgens door het totaal
aantal mol salmine (per 100 g salmine) gedeeld om het aantal aminozuren per molecuul
te vinden.
100 g salmine met een molecuulmassa van 10 000 u komt overeen met:
100 g
10 000 g m ol
-1
 0 ,0 1 0 0 m o l
Aminozuur
Formule
Molaire massa
(g mol1)
131,2
Massa
(g / 100 g
salmine)
1,28
Hoeveelheid
(mol per 100 g
salmine)
0,00976
Hoeveelheid
aminozuur per
molecuul
1(0,976)
Isoleucine
C6H13O2N
Alanine
Valine
C3H7O2N
C5H11O2N
89,10
117,2
0,89
3,68
0,00999
0,0314
1 (1,00)
3 (3,14)
Glycine
Serine
C2H5O2N
C3H7O3N
75,07
105,1
3,01
7,29
0,0401
0,0694
4 (4,01)
7 (6,94)
Proline
Arginine
C5H9O2N
C6H14O2N4
115,1
174,2
6,90
86,40
0,0599
0,4959
6 (5,99)
50 (49,59)
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
b
12.51
a
36
De gegeven massa’s zijn van de gehydrolyseerde aminozuren. In het polypeptide zitten
alle aminozuren in een lange aminozuurketen, dus in de niet-gehydrolyseerde vorm. Bij
de hydrolyse wordt water opgenomen.
N-terminaal
H2N
O
CH
C
O
NH
CH
C
O
NH
CH
CH
CH 2
H3C
Phe
C
OH
CH 3
CH 3
Val
Ala
F
H2N
Phe
Val
Ala
+
NO 2
O 2N
NH
O 2N
O 2N
NH
NO 2
CH
C
O
NH
CH
C
NH
CH
NO 2
CH
C
C
OH
+ 2 H 2O
CH 3
CH 3
O
NH
O
OH
+
H2N
CH
C
CH
CH 2
H 3C
O
OH +
H 2N
CH
C
OH
CH 3
CH 3
12.52
Als het enzym geen vrije COOH groep heeft, moet het ringvormig zijn.
12.53
a
b
Ala + HF
O
CH
CH 2
H3C
O 2N
Val
NO 2
O
b
Phe
Chemotrypsine knipt aan de carboxylkant van Phe, Trp en Tyr.
Het polypeptide Val-Ala-Lys-Glu-Glu-PheVal-Met-TyrCys-Glu-TrpMet-Gly-Gly-Phe
geeft dan de fragmenten:
Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe
Val-Met-Tyr
Cys-Glu-Trp
Met-Gly-Gly-Phe
Een eiwit behandeld met CNBr wordt geknipt aan de carboxylkant van methionine.
De fragmenten Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe, Val-Met-Tyr, Cys-Glu-Trp en Met-Gly-Gly-Phe
geven dan de subfragmenten:
Val-Ala-Lys-Glu-Glu-Phe
Val-Met
Tyr
Cys-Glu-Trp
Met
Gly-Gly-Phe
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
37
12.54 Aanwijzing 1
Het C-terminale aminozuur is serine (Ser). De tot nu toe bekende structuur is dus: ???-??????-???-???-Ser.
Aanwijzing 2
Het pentapeptide werd behandeld met chemotrypsine. Dit enzym knipt de carboxylkant van
fenylalanine (Phe), tryptofaan (Trp) of tyrosine (Tyr).
Een van de fragmenten werd geïdentificeerd als: Gly-Val-Ala. Dit fragment kan nooit aan het
N-terminale einde van de pentapeptide gezeten hebben omdat chemotrypsine alanine (Ala)
niet kan knippen. De tot nu toe bekende structuur is dus: ???-???- Gly-Val-Ala-Ser.
Aanwijzing 3
Behandeling van het hexapeptide met thermolysine geeft het volgende fragment:
Leu-Phe-Gly. Dit fragment kan alleen ontstaan zijn van een hexapeptide met de volgende
structuur: Leu-Phe-Gly-Val-Ala-Ser.
Thermolysine knipt aan de aminokant van leucine (Leu), isoleucine (Ile) of valine (Val);
behandeling van het hexapeptide met thermolysine levert inderdaad het fragment
Leu-Phe-Gly.
12.55
a
Gedeeltelijke hydrolyse van Leu-Phe-Pro-Leu-Phe-Pro zou leiden tot tripeptiden als
Phe-Pro-Leu en Pro-Leu-Phe. Die worden niet gevonden, dus komt de volgorde LeuPhe-Pro-Leu-Phe-Pro niet voor.
b
Het molair gasvolume bedraagt
c
310 K
273 K
 22 ,4 dm3 mol1 = 25,4 dm3 mol1
Er is (63,6 • 103 dm3 / 25,4 dm3 mol1) = 0,00250 mol stikstof ontstaan. Dat is 2,50
mmol. Per mol gramicidine S zijn er twee vrije NH2 groepen.
Carboxypeptidase geeft geen reactie: er zijn dus geen vrije COOH groepen aanwezig.
De aminozuren zijn als volgt aan elkaar gekoppeld:
Om
Val
Leu
Pro
Phe
Phe
Pro
Leu
Val
Om
12.4 Bouw en werking van DNA en RNA
12.56
a
Translatie:
b
c
Transcriptie:
Replicatie:
d
Chromosoom:
e
Gen:
f
Genetische
code:
Genoom:
g
vertalen van de genetische code van RNA tot een eiwit met
vastgelegde aminozuurvolgorde.
overbrengen van de genetische code van DNA naar RNA.
een exacte kopie maken van een DNA-molecuul, waarna de cel zich
kan delen. Beide nieuwe cellen bevatten dezelfde gegevens.
één DNA-molecuul, met daarop de genetische informatie voor talloze
eiwitten, gecombineerd met DNA-bindende eiwitten.
een stuk DNA dat verantwoordelijk is voor een bepaalde erfelijke
eigenschap.
de exacte nucleotidevolgorde op een DNA-molecuul.
het geheel van de genen en chromosomen van een individu, die
gezamenlijk alle erfelijke informatie bevat.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.57
38
Overeenkomsten tussen DNA en RNA
Beide zijn opgebouwd uit nucleïnezuren: een monomeer RNA of DNA bestaat uit een
monosacharide, een zure fosfaatgroep en een nucleïnebase.
Beide moleculen bevatten specifieke genetische informatie.
Verschillen tussen DNA en RNA
RNA heeft als monosacharide ribose in plaats van 2-deoxyribose.
RNA heeft de nucleïnebase uracil (U) in plaats van thymine (T).
RNA bestaat in de natuur uit kortere ketens dan DNA omdat door translatie van één
RNA-molecuul een eiwitmolecuul wordt opgebouwd. Een DNA-molecuul codeert voor
enorm veel verschillende eiwitten.
12.58
Het monosacharide is 2-deoxyribose. Er is dus een stukje DNA afgebeeld.
12.59
De codons op het RNA voor de polypeptide Tyr-Thr-Pro-Lys-Ala zijn: (BINAS tabel 70 E)
Aminozuur
Tyr
Thr
Pro
Lys
Ala
RNA-codon
DNA-codon
UAU, UAC
ACU, ACC, ACA, ACG
CCU, CCC, CCA, CCG
AAA, AAG
GCU, GCC, GCA, GCG
ATA, ATG
TGA, TGG, TGT, TGC
GGA, GGG, GGT, GGC
TTT, TTC
CGA, CGG, CGT, CGC
Een mogelijke volgorde van de codons is: ATA-TGA-GCA-TTT-CGA.
12.60
Het stukje m-RNA codeert voor het eiwit Tyr-Leu-Ser-Ile-Tyr-Leu-Ser-Ile.
Het laatste codon (UAA) is een stopcodon.
12.61
Radioactieve markers passen alleen op sequenties van satelliet-DNA (of niet). Ze passen
dus niet op de 97% DNA met geheel andere sequenties.
12.63
De test laat zien dat de ‘verloren zoon’ een band heeft op hetzelfde niveau als de moeder
en een band op hetzelfde niveau als de vader. De ‘verloren zoon’ heeft daarmee dezelfde
DNA-vingerafdruk als kind 2 (laan 3). Hij kan zijn deel van de erfenis opeisen.
Opmerking: de methode is hier tot zijn kern vereenvoudigd. In werkelijkheid wordt gezocht
naar overeenkomsten in veel meer DNA-fragmenten.
O
12.64
a
H 3C
O
NH
O
NH
thy mine
NH
NH
O
uracil
NH 2
N
b
NH
O
cy tosine
c
d
Als het ontstane uracil niet wordt vervangen door cytosine dan verandert de genetische
code. Door translatie van het veranderde DNA ontstaat gewijzigd m-RNA. Bij translatie
van dit m-RNA ontstaat een eiwit met gewijzigde aminozuren. Hierdoor verliest het eiwit
waarschijnlijk zijn functie met verregaande gevolgen voor het organisme.
RNA wordt niet gebruikt voor langdurige opslag van genetische gegevens zoals DNA.
Van één stuk DNA worden meerdere kopieën RNA gemaakt. Een foutje in de
genetische code van één RNA-molecuul heeft geen verregaande gevolgen, zoals bij
DNA wel het geval is.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
12.65
39
a
Verdachte
Mrs Peacock
Miss White
Professor Plum
Mrs Scarlett
de kandelaar
b
c
Sequentie
5’GAATTCCCATACGAGTTCCC3’
5’GGGATTCATACGAATTTCCC3’
5’GGGATTCATACGAATTCCCC3’
5’GGAATTCCATACGAGTTCCC3’
5’GGGGAATTATACGGAATTCC3’
5’GGGAATTCATACGAATTCCC3’
5’GGGATTCCATACGAATTCCC3’
5’GGGGGAATTCACGAGAATTC3’
5’GGAATTCCATACGAGTTCCC3’
5’GGGATTCATACGAATTCCCC3’
5’GGGGGAATTCACGAGAATTC3’
5’GGGATTCCATACGAATTCCC3’
Fragmenten
119
20
128
218
146
3107
137
5105
218
128
5105
137
De kandelaar bevat DNA-sequenties van Mrs Scarlett en Miss White.
De kans dat 6 willekeurige nucleosiden de sequentie 5’GAATTC3’ hebben is:
1
4
6
(er zijn 4 verschillende nucleosiden die op 6 posities moeten staan)
In een sequentie van 20 willekeurige basen is de kans dat de sequentie 5’GAATTC3’
tweemaal voorkomt te verwaarlozen.
Fragmenten 8 en 12 kunnen door een knip op twee plaatsen ontstaan (812 en 128).
Fragmenten 2 en 18 kunnen maar door één knip ontstaan in een sequentie van 20
basen want na G volgen nog vijf basen.
De kans dat twee verschillende DNA-fragmenten van 20 basen de fragmenten 2, 8, 12
en 18 opleveren is dus:
2
4
d
6

1
4
6

2
4
12
Dit wil zeggen dat ongeveer één op de 8 miljoen mensen dezelfde DNA-vingerafdruk
heeft.
Op de kandelaar zijn de fragmenten 218, 5105, 137 en 128 gevonden. DNA van
Miss White genereert de fragmenten 218 en 128. Ook de sequenties van de
kandelaar en Miss White komen overeen. De andere fragmenten zijn van Mrs. Scarlett.
Het is goed mogelijk dat DNA van Miss White op de kandelaar aanwezig was.
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
40
Afsluiting
12.66
a
Dimethylpropaan bevat geen asymmetrisch centrum en is dus niet optisch actief.
CH 3
CH 3
C
CH 3
CH 3
b
3-methylhexaan bevat een asymmetrische centrum en geen inwendig spiegelvlak.
De stof is dus optisch actief.
H
CH 3
CH 2
C* CH 2
CH 2
CH 3
CH 3
c
2-aminocyclobutanol bevat twee asymmetrische centra en heeft geen spiegelvlak.
Er zijn vier optische isomeren.
OH
H 2 C *CH
H 2 C *CH
NH 2
d
1,3-benzeendicarbonzuur bevat geen asymmetrisch centrum en is dus niet optisch
actief.
COOH
COOH
12.67
a
2,3-dimethyl-2-buteen heeft geen stereo-isomeren.
H 3C
CH 3
C
C
CH 3
H 3C
b
3-methyl-1-penteen bevat een asymmetrisch centrum en heeft dus twee stereoisomeren.
H
H
H
C
C
C* CH 2
H
c
CH 3
CH 3
1-joodpropanon bevat geen asymmetrische centra en heeft geen stereo-isomeren.
CH 2
C
CH 3
O
d
2,3-pentaandiol bevat twee asymmetrische centra en geen spiegelvlak.
Het molecuul heeft dus vier stereo-isomeren.
CH 3 *CH *CH
OH
OH
CH 2
CH 3
Curie vwo 2b • Antwoorden Hoofdstuk 12
e
41
1,2-dichloorcyclopentaan bevat twee asymmetrische centra en
heeft door een symmetrievlak bij de cis-verbinding drie stereoisomeren.
CH 2
H2C
* CH
Cl
CH 2
CH*
Cl
12.68
De specifieke optische rotatie wordt uitgedrukt in het aantal graden rotatie gemeten in een
cuvet met 1,0 dm lengte en een concentratie van 1,0 g per mL. Hoeveelheid opgeloste stof
is in dit geval niet 1,0 g mL1 maar:
α =[α]•l•c
Invullen levert –11,1 = –57,0 • 1,5 • c, zodat d = 0,130 g mL1.
Dus per 100 mL was 13 g stof opgelost.
12.69
De dubbele binding in etheen heeft een starre, niet draaibare structuur.
De cis- en trans-isomeren zijn hierdoor verschillende moleculen, met verschillende
stofeigenschappen. Het molecuul van de trans-vorm heeft geen dipool. De stof heeft een
lager kookpunt dan de cis-vorm, die wel een dipool heeft.
12.70
a
b
12.71
Het pentapeptide leucine-enkefaline werd geanalyseerd omdat het C-terminale
aminozuur leucine (Leu) is en niet methionine (Met).
Het C-terminale aminozuur is Leu. Het dipeptide en het tripeptide overlappen met één
aminozuur. De primaire structuur van het pentapeptide wordt dan: Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu.
Hierin komen precies de vier aminozuren voor die na volledige hydrolyse werden
gevonden.
O
a
C
OH
H
C
OH
HO
C
H
C
OH
O
b
Er blijft bij oplossen van wijnsteenzuur in natronloog sprake van optische activiteit. De
draaiingshoek en richting kunnen wel veranderen. Door de base wordt de ruimtelijke
structuur aan het asymmetrische koolstofatoom niet veranderd, dus de optische
activiteit blijft. De –COOH groep wordt omgezet in een COO– groep waardoor de
hoeveelheid draaiing zal veranderen.
c
HOOC
COOH
H
C
H
C
Cl
H
C
OH
+ HOCl
C
H
d
COOH
C4H5O5Cl + 3 OH–  C4H4O62– + 2 H2O + Cl–
COOH
e
COOH
H
C
Cl
Cl
C
H
H
C
OH
H
C
OH
COOH
f
COOH
COOH
COOH
COOH
H
C
Cl
Cl
C
H
HO
C
H
HO
C
H
COOH
COOH
Nee, uit een optisch niet-actieve stof kan bij een reactie in het laboratoirium nooit een
optisch actieve stof verkregen worden. Er onstaat altijd een racemisch mengsel.

Download Report