UITGEBREIDE SAMENVATTING BIOCHEMIE:
AMINOZUREN, EIWITSTRUCTUREN EN FUNCTIONELE
BETEKENIS
DEEL 1
1. INLEIDING TOT AMINOZUREN EN GENOOM
Proteïnen zijn opgebouwd uit een aaneenschakeling van 20 verschillende aminozuren. De
volgorde van deze aminozuren bepaalt onze genen. Het menselijk genoom bevat
ongeveer 3 miljard nucleotiden (3 × 10^9) en ongeveer 22.000 genen die coderen voor
eiwitten. Deze eiwitten kunnen complex zijn en bestaan vaak uit verschillende domeinen
met unieke functies.
Ongeveer 3% van het genoom codeert voor eiwitten, maar veel meer wordt wel
afgeschreven tot RNA (bijvoorbeeld lncRNA) zonder vertaald te worden. Verschillende
chromosomen hebben ongelijke aantallen genen, bijvoorbeeld het Y-chromosoom bevat
veel niet-coderende gebieden.
Bij prokaryoten ontbreken introns en exons, waardoor zij geen splicing nodig hebben.
2. AMINOZUURSTRUCTUUR EN EIGENSCHAPPEN (3.1.2)
Elk aminozuur bevat een centraal chiraal koolstofatoom (C-alfa), waaraan vier groepen
binden:
Een aminogroep (-NH2)
Een carboxylgroep (-COOH)
Een waterstofatoom (H)
Een variabele zijketen (R-groep)
Essentiële aminozuren kunnen niet door het lichaam worden gesynthetiseerd en
moeten via voeding worden opgenomen.
Eiwitten in het menselijk lichaam bestaan uit L-aminozuren; D-aminozuren komen slechts
zelden voor, bijvoorbeeld in sommige bacteriën of in hersenen of in schelpdieren.
Belangrijke Aminozuurgroepen
gemiddelde massa az: 110 Da
Hydrofobe aminozuren: Glycine (Gly, G), Alanine (Ala, A), Valine (Val, V),
Leucine (Leu, L), Isoleucine (Ile, I), Fenylalanine (Phe, F), Methionine (Met,
startcodon), (Trp,W), tyrosine (Tyr, T), cysteine (Cys, C)
aminozuren met geladen zijketens: Lysine (Lys, K, +), Arginine (Arg, R,+,
guanidino-zijgroep), Histidine (His, H; pKa ~6,5, dicht bij fysiologische pH -> kan
makkelijk proton opnemen/afgeven -> belangrijke rol in werking hemoglobine, +).
asparaginezuur (-), glutaminezuur (-)
, hydrofiele az'en zonder lading: Asparagine (Asn, N), Glutamine (Gln, Q) met
CONH2-groepen; serine (Ser, S) en Threonine (Thr,T), kunnen gefosforyleerd
worden
Proline (niet echt ringstructuur, cyclisch, secundair amine)
3. EIWITSTRUCTUUR
3.1 PRIMAIRE STRUCTUUR
De primaire structuur is de lineaire volgorde van aminozuren, verbonden door
peptidebindingen, tijdens translatie. Deze peptidebinding wordt gevormd door een
enzymatisch gekatalyseerde sn² nucleofiele aanval, waarbij water wordt afgesplitst.
Stopcodons (TAA, TAG, TGA) signaleren het einde van de eiwitsynthese.
Om te weten welke az'en belangrijk zijn voor structuur/functie -> naar primaire structuur
kijken -> vaste herhalingen in sequentie (geconserveerd)
3.2 SECUNDAIRE STRUCTUUR
Sterke ruimtelijke beperkingen -> geen willekeurige opvouwing -> diëdrale hoeken
(ramachandran plot):
Alfa-helix: Spiraalvormige structuur gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen
de C=O groep van het i-de aminozuur en de N-H groep van het i+4-de aminozuur.
Zijketens wijzen naar buiten. Ontstaat spontaan. Voldoet altijd aan bepaalde
wetmatigheden. Transmembranaire helices = hydrofoob.
Bèta-streng en bèta-vouwblad: vouwblad: Platen opgebouwd uit meerdere
parallelle of antiparallelle bèta-strengen gestabiliseerd door waterstofbruggen en
vdW-interacties. R-groepen staat evenwijdig. Bochten (4 az'en) bevatten
hydrofobe residuen die zorgen voor stabiliteit en lussen (5-16 az'en) zijn langer en
zorgen dus voor flexibiliteit .
3.3 DE SUPERSECUNDAIRE STRUCTUREN EN MODULES
αhelix-lus-αhelix: Komt frequent voor. Bindt calcium en functioneert dus pas
wanneer calcium vrijkomt in cytoplasma. Stimuleert proteïnekinasen. Wordt
gebruikt door eiwitten die transcriptie beïnvloeden -> kunnen DNA binden. P53 is
voorbeeld: transcriptiefactor en tumorsurpressor.
β-hairpin en β-meander: β-strengen verbonden via β-bocht op antiparallelle
manier. (vb: GFP).
het Grieks sleutelmotief: β-strengen verbinden door β-bochten en een lus. Er
zijn 2 conformaties van. In oog: 4 Griekse sleutelmotieven -> scherp beeld, bij
cataract: uitvlokken en neerslaan -> gamma-cristalline verliest structuur, doet ook
niet aan turnover (in centrum lens).
Ig-fold, Jelly-roll: bijkomende antiparallelle β-strengen. Ig-fold: modulair
opgebouwd, kleinste structurele eenheid in antistof. Jelly-roll: 8.
AMINOZUREN, EIWITSTRUCTUREN EN FUNCTIONELE
BETEKENIS
DEEL 1
1. INLEIDING TOT AMINOZUREN EN GENOOM
Proteïnen zijn opgebouwd uit een aaneenschakeling van 20 verschillende aminozuren. De
volgorde van deze aminozuren bepaalt onze genen. Het menselijk genoom bevat
ongeveer 3 miljard nucleotiden (3 × 10^9) en ongeveer 22.000 genen die coderen voor
eiwitten. Deze eiwitten kunnen complex zijn en bestaan vaak uit verschillende domeinen
met unieke functies.
Ongeveer 3% van het genoom codeert voor eiwitten, maar veel meer wordt wel
afgeschreven tot RNA (bijvoorbeeld lncRNA) zonder vertaald te worden. Verschillende
chromosomen hebben ongelijke aantallen genen, bijvoorbeeld het Y-chromosoom bevat
veel niet-coderende gebieden.
Bij prokaryoten ontbreken introns en exons, waardoor zij geen splicing nodig hebben.
2. AMINOZUURSTRUCTUUR EN EIGENSCHAPPEN (3.1.2)
Elk aminozuur bevat een centraal chiraal koolstofatoom (C-alfa), waaraan vier groepen
binden:
Een aminogroep (-NH2)
Een carboxylgroep (-COOH)
Een waterstofatoom (H)
Een variabele zijketen (R-groep)
Essentiële aminozuren kunnen niet door het lichaam worden gesynthetiseerd en
moeten via voeding worden opgenomen.
Eiwitten in het menselijk lichaam bestaan uit L-aminozuren; D-aminozuren komen slechts
zelden voor, bijvoorbeeld in sommige bacteriën of in hersenen of in schelpdieren.
Belangrijke Aminozuurgroepen
gemiddelde massa az: 110 Da
Hydrofobe aminozuren: Glycine (Gly, G), Alanine (Ala, A), Valine (Val, V),
Leucine (Leu, L), Isoleucine (Ile, I), Fenylalanine (Phe, F), Methionine (Met,
startcodon), (Trp,W), tyrosine (Tyr, T), cysteine (Cys, C)
aminozuren met geladen zijketens: Lysine (Lys, K, +), Arginine (Arg, R,+,
guanidino-zijgroep), Histidine (His, H; pKa ~6,5, dicht bij fysiologische pH -> kan
makkelijk proton opnemen/afgeven -> belangrijke rol in werking hemoglobine, +).
asparaginezuur (-), glutaminezuur (-)
, hydrofiele az'en zonder lading: Asparagine (Asn, N), Glutamine (Gln, Q) met
CONH2-groepen; serine (Ser, S) en Threonine (Thr,T), kunnen gefosforyleerd
worden
Proline (niet echt ringstructuur, cyclisch, secundair amine)
3. EIWITSTRUCTUUR
3.1 PRIMAIRE STRUCTUUR
De primaire structuur is de lineaire volgorde van aminozuren, verbonden door
peptidebindingen, tijdens translatie. Deze peptidebinding wordt gevormd door een
enzymatisch gekatalyseerde sn² nucleofiele aanval, waarbij water wordt afgesplitst.
Stopcodons (TAA, TAG, TGA) signaleren het einde van de eiwitsynthese.
Om te weten welke az'en belangrijk zijn voor structuur/functie -> naar primaire structuur
kijken -> vaste herhalingen in sequentie (geconserveerd)
3.2 SECUNDAIRE STRUCTUUR
Sterke ruimtelijke beperkingen -> geen willekeurige opvouwing -> diëdrale hoeken
(ramachandran plot):
Alfa-helix: Spiraalvormige structuur gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen
de C=O groep van het i-de aminozuur en de N-H groep van het i+4-de aminozuur.
Zijketens wijzen naar buiten. Ontstaat spontaan. Voldoet altijd aan bepaalde
wetmatigheden. Transmembranaire helices = hydrofoob.
Bèta-streng en bèta-vouwblad: vouwblad: Platen opgebouwd uit meerdere
parallelle of antiparallelle bèta-strengen gestabiliseerd door waterstofbruggen en
vdW-interacties. R-groepen staat evenwijdig. Bochten (4 az'en) bevatten
hydrofobe residuen die zorgen voor stabiliteit en lussen (5-16 az'en) zijn langer en
zorgen dus voor flexibiliteit .
3.3 DE SUPERSECUNDAIRE STRUCTUREN EN MODULES
αhelix-lus-αhelix: Komt frequent voor. Bindt calcium en functioneert dus pas
wanneer calcium vrijkomt in cytoplasma. Stimuleert proteïnekinasen. Wordt
gebruikt door eiwitten die transcriptie beïnvloeden -> kunnen DNA binden. P53 is
voorbeeld: transcriptiefactor en tumorsurpressor.
β-hairpin en β-meander: β-strengen verbonden via β-bocht op antiparallelle
manier. (vb: GFP).
het Grieks sleutelmotief: β-strengen verbinden door β-bochten en een lus. Er
zijn 2 conformaties van. In oog: 4 Griekse sleutelmotieven -> scherp beeld, bij
cataract: uitvlokken en neerslaan -> gamma-cristalline verliest structuur, doet ook
niet aan turnover (in centrum lens).
Ig-fold, Jelly-roll: bijkomende antiparallelle β-strengen. Ig-fold: modulair
opgebouwd, kleinste structurele eenheid in antistof. Jelly-roll: 8.
