Samenvatting Cel II biochemie

Biochemie
Inhoud
1. De zwakke krachten en hun rol in de biochemie........................................................2
Waterstofbrugvorming................................................................................................2
De van-der-waals-interactie........................................................................................3
Het hydrofobe effect...................................................................................................3
De ionaire binding.......................................................................................................3
Vele kleintjes maken 1 groot.......................................................................................4
2. Lipiden en cellulaire membranen...............................................................................4
De fosfolipiden............................................................................................................5
De glycolipiden............................................................................................................6
Ziekte van Tay-Sachs...............................................................................................7
Cholesterol..................................................................................................................7
Fosfolipiden vormen dubbellagen...............................................................................8
Het gebruik van artificiële membranen....................................................................8
Biomembranen, de grenzen van cellen en celorganellen...........................................8
De samenstelling van biologische membranen........................................................8
Membraaneiwitten en carbohydraten......................................................................9
Rol van glycaanresten op glycoproteïnen gedurende eiwitsecretie en -adressering
...............................................................................................................................11
Membranen als vloeibare systemen..........................................................................11
3. Structuur en functie van eiwitten.............................................................................12
De architectuur van eiwitten.....................................................................................12
aminozuren, 20 verschillende bouwstenen van eiwitten.......................................12
De primaire structuur.............................................................................................14
De secundaire structuur.........................................................................................14
Supersecundaire structuren en modules...............................................................17
De tertiaire structuur.............................................................................................18
Opvouwing van eiwitten.........................................................................................21
De quaternaire structuur........................................................................................23
Functie van eiwitten: ligandbinding..........................................................................27
Myoglobine en hemoglobine hebben en prosthetische groep die zuurstofgas bindt
...............................................................................................................................27
De structuur van hemoglobine...............................................................................27
Coöperativiteit van O2-binding...............................................................................28
Het Bohr-effect.......................................................................................................28
1

, Wijziging van de O2-bindingseigenschappen door 2,3-bisfosfoglyceraat (effector)
...............................................................................................................................30
Functie van eiwitten: enzymen als biokatalysatoren................................................30
Chemische reacties en energie, enzymen verlagen de vrije energie van de
transitietoestand....................................................................................................30
Enzymen worden geclassificeerd volgens de reacties die ze uitvoeren.................31
In de driedimensionale structuur van enzymen zijn bepaalde aminozuren
verantwoordelijk voor substraatherkenning, andere voor het uitvoeren van de
katalyse..................................................................................................................32
Reactiemechanismen, de rol van katalytische aminozuren...................................32
Specificiteit is onafhankelijk van het reactiemechanisme......................................33
Enzymkinetieken....................................................................................................33
Enzyminhibitie........................................................................................................35
Regulatie van enzymen..........................................................................................36
4. Biochemistry at work................................................................................................38
Werking penicillines..................................................................................................38
Opbouw en synthese van de bacteriële celwand...................................................39
Penicillines zijn substraatanalogen en inactiveren de transpeptidasen via een
mechanisme van irreversibele inhibitie.................................................................39



1.De zwakke krachten en hun rol in de biochemie

Biochemische processen komen tot stand door transiënte of permanente interacties.
Deze bindingen worden veroorzaakt doordat er verschillende zwakke, niet-
covalente associaties optreden.

Waterstofbrugvorming
 levende organismen: 70-80% water
 water is een oplosmiddel
 grote elektronegativiteit vh zuurstofatoom zuigt de gemeenschappelijke
elektronenparen van covalente bindingen met de waterstofatomen naar zich toe 
polaire structuur
 dipoolmoment: partieel negatieve en positieve ladingen
 geen elektronen gedeeld
 5 kcal/mol (lager dan bindingsenergie covalente binding)
 waterstofbruggen wisselen continu uit  dynamisch netwerk  hoog kookpunt
 afstand covalente interactie O-H: 1,2A <-> waterstofbruggen 2,7A
 kan ook met andere atomen met een elektronegatief karakter (O, N, F) of tussen
deze groepen onderling (alcohol, amide, amino, carbonyl)
2

, hydrofiele moleculen
 waterstofbrugdonor/ waterstofbrugacceptor
 lineaire waterstofbruggen zijn het sterkst
 afstand 2,6-3,1A


De van-der-waals-interactie
 in niet-polaire moleculen en (transiënte) dipool induceren als 2 moleculen
samenkomen  kracht is sterk afhankelijk van de afstand tussen de 2 atomen
 te dicht: afstoting
 optimale afstand: van-der-Waals-radius (2x afstand covalente binding)
 1 kcal/mol
H 1,2A
C 2,0A
N 1,5A
O 1,4A
S 1,85
A




Het hydrofobe effect
 verbindingen moeilijk oplosbaar in water: hydrofoob
 1 hydrofobe molecule in water  energetisch ongunstig
 meerdere hydrofobe moleculen: associatie ontstaat uit de slechte solvatatie van
deze moleculen in water (vb. 2 benzeen moleculen)
 drijvende kracht bij eiwitopvouwing


De ionaire binding
 elektronegatief karakter groot  elektronenpaar van de
waterstofbrugdonormolecule kan overgaan naar het meest elektronegatieve atoom
 anion ontstaat
 aantrekkingskracht door tegenovergestelde ladingen
q1 q2
 F= 2
(D= diëlektriciteitsconstante)
r D
 onafhankelijk van een richting
 aantrekkingskracht wordt beïnvloed door omgevingsfactoren 
diëlektriciteitsconstante (D)

3

, o in water 80, in vacuüm 1
 8 kcal/mol in water
 watermantel doordat partiële negatieve ladingen zich naar de positieve ladingen
oriënteren  goed oplossen
 energie komt vrij: hydratatie-energie
 wanneer ionen door een membraan migreren of associëren met eiwitten moeten
ze geheel of partieel hun watermantel verliezen


Vele kleintjes maken 1 groot
 De stabilisatie van een structuur is de som vd individuele bijdragen van al de
zwakke interacties die in de structuur optreden.
 krachten werken niet onafhankelijk van elkaar
 Wanneer 2 moleculen met elkaar willen interageren moeten de vormen van hun
oppervlakken complementair zijn en de groepen in dit oppervlak moeten
energetisch gunstige interacties aan kunnen gaan (bv. oppervlak complementair
maar afstoting door 2 gelijke ladingen)




2.Lipiden en cellulaire membranen
Organismen bevatten 4 klassen van organische macromoleculen:
1) eiwitten
2) polynucleotiden
3) suikers
4) vetten of lipiden
a. hydrofoob karakter
b. brandstof/signaalmolecule/ onderdeel biologische membranen
c. 3 voornaamste groepen: fosfolipiden, glycolipiden en cholesterol


Van medisch belang?
 Multiple Sclerose: verlies van plasmalogen  de-myelinatie (oogproblemen)
 hartaandoeningen: antilichamen tegen fosfolipiden

4