Je leest:

Wat is zelfassemblage?

Wat is zelfassemblage?

Auteur: | 24 november 2015

Zelf leven van de grond af opbouwen; uit niks meer dan losse moleculen. Scheikundigen proberen het, maar dat is nog niet makkelijk. In een reeks spoedcursussen praat Kennislink je snel bij over hoe je van een knutseldoos met moleculen tot iets kan komen dat op leven lijkt. Deze week: wat is zelfassemblage?

Na deze cursus begrijp je:

  • wat zelfassemblage is
  • dat moleculen in de natuur spontaan samenklonteren
  • waarom moleculen samenklonteren
  • dat losse moleculen geen functie hebben

Stel je een robot voor die vanuit een stapel schroeven, motoren en andere onderdelen een tweelingbroer bouwt. Die tweelingbroer bouwt vervolgens weer een tweelingbroer, enzovoorts… Dat gaat door zolang er maar genoeg grondstoffen en onderdelen zijn.

Als losse onderdelen zelf een robot vormen heet dat zelfassemblage.
FlySi, Flickr.com, CC BY 2.0.

En stel je nu eens voor dat de losse onderdelen zelf spontaan robots beginnen te bouwen. Dat heet ‘zelfassemblage’. Assemblage betekent samenstellen. En het heet zelf-assemblage omdat de onderdelen het werk zelf doen, zonder hulp of energie van buitenaf. Een mensenhand komt er dus niet bij aan te pas.

De natuur doet niet anders: in de natuur klonteren moleculen spontaan samen om onderdelen van cellen te bouwen. Die celonderdelen komen bij elkaar om een cel te maken. Dat gebeurt dag in, dag uit: ons lichaam is constant bezig oude cellen door nieuwe te vervangen. Tijdens de groei van een embryo gaat zelfassemblage nog een stapje verder. Meerdere cellen klitten spontaan aan elkaar om een weefsel te vormen. Weefsels koppelen aan elkaar tot organen. En alle verschillende organen komen bij elkaar om een mens te bouwen. Jij loopt op aarde rond doordat de ontelbare moleculen waaruit je lichaam is opgebouwd tijdens de groei op de juiste manier aan elkaar koppelen.

Fosfolipiden steken in water de staarten (geel/oranje) bij elkaar en de koppen (wit) naar buiten.
Wikimedia Commons

Aantrekkingskracht

De natuur heeft dus een enorm organisatietalent. Maar uitleggen waarom moleculen samenklonteren is wat ingewikkelder. Het is een gevolg van allerlei krachten die op een molecuul inwerken.

Zelfassemblage gebeurt meestal in een vloeistof. Daar kunnen moleculen elkaar makkelijk tegenkomen en dus groepjes vormen. In elk molecuul ligt informatie opgeslagen over de bindingen die het met andere moleculen kan aangaan. Op grond van die informatie voelen sommige moleculen zich tot elkaar aangetrokken en stoten andere elkaar juist af. Zo trekken sommige moleculen spontaan naar elkaar toe.

Een voorbeeld van de krachten die daarbij kunnen spelen, kun je zien in een glas water waarin fosfolipiden zijn opgelost. Fosfolipiden zijn moleculen die uit twee delen bestaan: een staartje dat niet van water houdt en een kopje dat juist gek is op water. Omdat de staartjes het water niet willen aanraken, draaien ze allemaal naar elkaar toe, weg van het water. De hoofdjes steken ook de koppen bij elkaar, maar juist richting het water. Zo bouwen ze een structuur die uit twee lagen moleculen bestaat en waarin de staartkant het droog houdt. Dit is ook de manier waarop het celmembraan zichzelf bouwt. Het celmembraan is het ‘vlies’ dat om de cel ligt, en het binnenste van de cel scheidt van de buitenwereld.

DNA assembleert zichzelf met behulp van waterstofbruggen.

Waterstofbrug

Zo kan de gezamenlijke ‘afkeer’ voor water sommige moleculen dus laten samenkomen. Maar er zijn meer soorten aantrekkingskrachten. Bijvoorbeeld de waterstofbrug, een binding die twee verschillende moleculen aan elkaar kan koppelen. Bij deze binding raakt het positieve waterstofatoom van het ene molecuul gebonden aan een negatief zuurstof-, stikstof- of fluoratoom van zijn buurman. Het kan ook binnen een groot molecuul zorgen voor structuur: zo vormt DNA zichzelf tot de beroemde dubbele helix dankzij waterstofbruggen.

1/8

Spoedcursussen

Volg hier de cursus van molecuul tot leven in tekst en film.

Gemaakt voor de pagina Leven bouwen met moleculen op Kennislink.nl. Met dank aan het Research Center for Functional Molecular Systems

Pixabay, Darwin Laganzon via CC0

1/8

Spoedcursus: Wat zijn moleculen?

Al het leven om ons heen bestaat uit moleculen. Weet jij wat een molecuul ís en doet?

Volg hier de cursus: In tekst In film In infografic

1/8

Spoedcursus: Wat is zelfassemblage?

In de natuur klonteren moleculen spontaan samen, bijvoorbeeld om onderdelen van cellen te bouwen. Weet jij hoe en waarom moleculen dat doen?

Volg hier de cursus: In tekst In film

En test jezelf in de quiz.

1/8

Spoedcursus: Wat is katalyse?

Hulpstoffen genaamd katalysatoren zitten overal om je heen. De bekendste is misschien wel de autokatalysator. De natuur maakt ook gebruik van katalyse. Weet jij hoe?

Volg hier de cursus: In tekst In film

En test jezelf in de quiz.

1/8

Spoedcursus: Wat is een levende cel?

Alle levende wezens op aarde hebben gemeen dat ze zijn opgebouwd uit dezelfde bouwblokken: cellen. Weet jij uit welke onderdelen een cel bestaat?

Volg hier de cursus: In tekst In film

En test jezelf in de quiz.

1/8

Spoedcursus: Hoe is de eerste cel ontstaan?

De eerste cel zou bijna 4 miljard jaar geleden voor het eerst in onze oceaan hebben gezwommen. Weet jij hoe dat allereerste leven ontstaan kan zijn?

Volg hier de cursus: In tekst In film

En test jezelf in de quiz.

1/8

Spoedcursus: Hoe bouwen we zelf een levende cel?

Wetenschappers proberen zelf een cel te bouwen. Ze kennen alle benodigde moleculen. Weet jij wat er komt kijken bij het maken van een levende cel?

Volg hier de cursus: In tekst In film

En test jezelf in de quiz.

1/8

Credits spoedcursussen

Deze cursus is gemaakt voor de pagina Leven bouwen met moleculen op Kennislink.nl Met dank aan het Research Center for Functional Molecular Systems

Tekst Mariska van Sprundel en Sanne Deurloo

Film Opzet en script: Mariska van Sprundel, Bruno van Wayenburg en Sanne Deurloo Animatie en geluid: Bruno van Wayenburg Stem: Ans Hekkenberg

Infografic Bruno van Wayenburg

Dit is de tweede spoedcursus in de reeks ‘Van molecuul tot leven’. Eerder verscheen deel een: ‘Wat zijn moleculen’. Lees en bekijk volgende week deel drie: ‘Wat is katalyse?’

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 november 2015

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.