Hoofdstuk 4: 3d-structuren
1.Overzicht eiwitstructuur
Conformatie eiwit = ruimtelijke organisatie van alle atomen, er zijn talrijke mogelijkheden, enkel
domineren in biologische omstandigheden
Natieve structuur = natuurlijke conformatie, een van de functionele conformaties
Functionele conformatie = thermodynamisch meest stabiele conformatie, i.e. laagste Gibbs vrije E
De eiwitconformatie wordt grotendeels gestabiliseerd door zwakke interacties
Stabiliteit = is de tendens van een proteïne om de natieve conformatie te
behouden
De chemische interacties dat de natieve conformaties stabiliseren zijn
disulfide covalente bindingen (S -S) (200 -460kJ/mol) en zwakke niet -covalente
zoals H -bruggen en ionaire interacties (4 -30kJ/mol).
voor alle proteïnen en organismen zijn zwakke interacties belangrijke voor het
vouwen van polypeptide tot hun secundaire, tertiaire structuur ne quaternaire
structuur.
Hydrofobe interacties hebben ook een belangrijke rol in de vorming van de structuur. Hydrofobische
zijketens nijgen in een cluster te gaan zitten in het interieur van een proteïne weg van water. Ze worden
zo gepositioneerd dat als het proteïne gevouwen wordt er een hydrofobe k ern ontstaat binnenin het
eiwit.
Het aantal H -bruggen dat in een proteïne aanwezig is, is beperkt. Er is een limiet aan de oplosbaarheid
van zelfs de meest polaire molecule doordat hun aanwezigheid een vermindering veroorzaakt per
eenheid massa.
De peptidebinding is rigide en zwak
Zuurstof heeft een parti ë le negatieve lading en O H gebonden aan de N heeft een parti ë le positieve
lading waardoor een elektrische dipool ontstaat. De peptidebinding ligt in een vlak met het O -atoom
van de carbo nyl groep trans t.o.v. de OH -groep van de amidebinding. Door de partiële dubbele
binding tussen C -N kan de peptidebindingen dus niet vrij roteren . In keten is er wel rotatie mogelijk
tussen de C -C bindingen.
2.Secundaire structuur
Secundaire structuur = de lokale ruimtelijke organisatie van een ‘ruggengraat’ C -keten in een
eiwitsegment
De alfa-helix is een veelvoorkomende secundaire structuur
Een alfa -helix beschrijft de lokale spatiale schikking van de hoofdketen
zonder rekening te houden met de positie van de zijketens en zijn relatie
t.o.v. de andere segmenten. Het is de eenvoudigste organisatie van een
, polypeptide. De hoofdketen is strak gewonden rondom een imaginaire as (5,4 A/winding, 3,6
AZ/winding ). De restgroepen zijn aan de buitenkant gericht. Een alfa -helix vormt sneller dan
andere conformaties door het optimaal gebruik van H -bruggen . De structuur wordt
gestabiliseerd door de H -brug tussen het OH -atoom van de elektronegatieve N van de
peptidebinding en de elektronegatieve carbonyl O -atoom van het vierde AZ van de amino -
terminale kant van de peptide. Er zijn 3 tot 4 H -bruggen per winding . Niet alle AZ zijn even
geschikt voor een alfa -helix (proline). Een alfa -helix heeft een netto positieve partiële en een
netto negatieve partiële lading. Het is dus een helix dipool .
In de bèta conformatie zijn polypeptiden georganiseerd in lagen
Een bèta wordt gekenmerkt door een backbone van atomen geschikt volgens een
karakteristieke set van tweevlakshoeken. De backbone van de polypeptideketen is
gerangschikt in een zigzagstructuur dit wordt een bèta streng genoemd. De
schikking van bèta -strengen zij -aan -zij in een vlakke plaat wordt een bèta -sheet
genoemd. Er vormen H -bruggen t ussen aanpalende segmenten. Een bèta -blad kan
zowel parallel en antiparallel zijn (dezelfde of tegenovergestelde amino -carbonyl -
oriëntatie). De restgroepen zitten alterne rend in het boven - en ondervlak.
Bèta-bochten zijn veelvoorkomend in eiwitten
Globulaire eiwitten hebben een zeer compacte structuur, sommige AZ -resten bevinden zich in
bochten of lussen waar de polypeptide van richting veranderd (ca 1/3 AZ in scherpe bèta -bochten). Er
bevinden zich bèta -bochten tussen alfa -helices en segmenten van bèta -platen. Er vindt zich een 180°
draaiing plaats over het vierde AZ met een H -brug tussen AZ 1 en AZ 4. Een bèta -bocht treedt vaal op
met proline (t ype 1) en glycine (type 2).
3.Tertiaire en quaternaire structuur
Tertiaire structuur = 3D organisatie van alle atomen in een enkel eiwit (subeenheid)
Quaternaire structuur = 3D organisatie van subeenheden.
Je hebt multimeren en oligomeren (enkele subeenheden). Een protomeer is de kleinste herhaalde
eenheid in een hetero -oligomeer eiwit (minstens 2 eiwitten). Ze zijn georganiseerd door zwakke
bindingen en covalente bindingen (S -S). Je hebt globulaire eiwitten (sferisch) en fibrillaire eiwitten
(vezelvormig, langwerpig). Fibrillaire eiwitten hebben meestal 1 type van secundaire structuur en hun
tertiaire struct uur is relatief simpel. Ze oefenen meestal structuurfuncties uit. Globulaire eiwitten
bestaan meesta l uit gemengde secundaire structuren. Ze oefenen enzymatische en regulatorische
functies uit.
Fibrillaire eiwitten zijn aangepast voor structuurfuncties
1. Alfa -keratine :
Is het hoofdbestanddeel van haar, zit in wol, nagels, hoorns en de
buitenste huidlaag. Twee parallel georiënteerde strengen van alfa -keratine zitten linkgewonden
rondom elkaar en vormen een coiled coil . De draaiing versterkt de structuur nog meer. Het
oppervlak waar de helices elkaar raken zijn opgebouwd uit hydrofobische AZ -restgroepen. Hun
R-groepen zitten in elkaar verweven en vormen een in elkaar grijpend patroon. Hierdoor kunnen
de strengen dicht gestapeld worden. Voor het vormen van supramoleculaire c omplexen
worden gestabiliseerd door de vorming van covalente cross -links (S-S) tussen de polypeptide
ketens en tussen opeenvolgende strengen. Indien je je haar wil krullen worden deze S -S
bindingen geoxideerd of gereduceerd.
1.Overzicht eiwitstructuur
Conformatie eiwit = ruimtelijke organisatie van alle atomen, er zijn talrijke mogelijkheden, enkel
domineren in biologische omstandigheden
Natieve structuur = natuurlijke conformatie, een van de functionele conformaties
Functionele conformatie = thermodynamisch meest stabiele conformatie, i.e. laagste Gibbs vrije E
De eiwitconformatie wordt grotendeels gestabiliseerd door zwakke interacties
Stabiliteit = is de tendens van een proteïne om de natieve conformatie te
behouden
De chemische interacties dat de natieve conformaties stabiliseren zijn
disulfide covalente bindingen (S -S) (200 -460kJ/mol) en zwakke niet -covalente
zoals H -bruggen en ionaire interacties (4 -30kJ/mol).
voor alle proteïnen en organismen zijn zwakke interacties belangrijke voor het
vouwen van polypeptide tot hun secundaire, tertiaire structuur ne quaternaire
structuur.
Hydrofobe interacties hebben ook een belangrijke rol in de vorming van de structuur. Hydrofobische
zijketens nijgen in een cluster te gaan zitten in het interieur van een proteïne weg van water. Ze worden
zo gepositioneerd dat als het proteïne gevouwen wordt er een hydrofobe k ern ontstaat binnenin het
eiwit.
Het aantal H -bruggen dat in een proteïne aanwezig is, is beperkt. Er is een limiet aan de oplosbaarheid
van zelfs de meest polaire molecule doordat hun aanwezigheid een vermindering veroorzaakt per
eenheid massa.
De peptidebinding is rigide en zwak
Zuurstof heeft een parti ë le negatieve lading en O H gebonden aan de N heeft een parti ë le positieve
lading waardoor een elektrische dipool ontstaat. De peptidebinding ligt in een vlak met het O -atoom
van de carbo nyl groep trans t.o.v. de OH -groep van de amidebinding. Door de partiële dubbele
binding tussen C -N kan de peptidebindingen dus niet vrij roteren . In keten is er wel rotatie mogelijk
tussen de C -C bindingen.
2.Secundaire structuur
Secundaire structuur = de lokale ruimtelijke organisatie van een ‘ruggengraat’ C -keten in een
eiwitsegment
De alfa-helix is een veelvoorkomende secundaire structuur
Een alfa -helix beschrijft de lokale spatiale schikking van de hoofdketen
zonder rekening te houden met de positie van de zijketens en zijn relatie
t.o.v. de andere segmenten. Het is de eenvoudigste organisatie van een
, polypeptide. De hoofdketen is strak gewonden rondom een imaginaire as (5,4 A/winding, 3,6
AZ/winding ). De restgroepen zijn aan de buitenkant gericht. Een alfa -helix vormt sneller dan
andere conformaties door het optimaal gebruik van H -bruggen . De structuur wordt
gestabiliseerd door de H -brug tussen het OH -atoom van de elektronegatieve N van de
peptidebinding en de elektronegatieve carbonyl O -atoom van het vierde AZ van de amino -
terminale kant van de peptide. Er zijn 3 tot 4 H -bruggen per winding . Niet alle AZ zijn even
geschikt voor een alfa -helix (proline). Een alfa -helix heeft een netto positieve partiële en een
netto negatieve partiële lading. Het is dus een helix dipool .
In de bèta conformatie zijn polypeptiden georganiseerd in lagen
Een bèta wordt gekenmerkt door een backbone van atomen geschikt volgens een
karakteristieke set van tweevlakshoeken. De backbone van de polypeptideketen is
gerangschikt in een zigzagstructuur dit wordt een bèta streng genoemd. De
schikking van bèta -strengen zij -aan -zij in een vlakke plaat wordt een bèta -sheet
genoemd. Er vormen H -bruggen t ussen aanpalende segmenten. Een bèta -blad kan
zowel parallel en antiparallel zijn (dezelfde of tegenovergestelde amino -carbonyl -
oriëntatie). De restgroepen zitten alterne rend in het boven - en ondervlak.
Bèta-bochten zijn veelvoorkomend in eiwitten
Globulaire eiwitten hebben een zeer compacte structuur, sommige AZ -resten bevinden zich in
bochten of lussen waar de polypeptide van richting veranderd (ca 1/3 AZ in scherpe bèta -bochten). Er
bevinden zich bèta -bochten tussen alfa -helices en segmenten van bèta -platen. Er vindt zich een 180°
draaiing plaats over het vierde AZ met een H -brug tussen AZ 1 en AZ 4. Een bèta -bocht treedt vaal op
met proline (t ype 1) en glycine (type 2).
3.Tertiaire en quaternaire structuur
Tertiaire structuur = 3D organisatie van alle atomen in een enkel eiwit (subeenheid)
Quaternaire structuur = 3D organisatie van subeenheden.
Je hebt multimeren en oligomeren (enkele subeenheden). Een protomeer is de kleinste herhaalde
eenheid in een hetero -oligomeer eiwit (minstens 2 eiwitten). Ze zijn georganiseerd door zwakke
bindingen en covalente bindingen (S -S). Je hebt globulaire eiwitten (sferisch) en fibrillaire eiwitten
(vezelvormig, langwerpig). Fibrillaire eiwitten hebben meestal 1 type van secundaire structuur en hun
tertiaire struct uur is relatief simpel. Ze oefenen meestal structuurfuncties uit. Globulaire eiwitten
bestaan meesta l uit gemengde secundaire structuren. Ze oefenen enzymatische en regulatorische
functies uit.
Fibrillaire eiwitten zijn aangepast voor structuurfuncties
1. Alfa -keratine :
Is het hoofdbestanddeel van haar, zit in wol, nagels, hoorns en de
buitenste huidlaag. Twee parallel georiënteerde strengen van alfa -keratine zitten linkgewonden
rondom elkaar en vormen een coiled coil . De draaiing versterkt de structuur nog meer. Het
oppervlak waar de helices elkaar raken zijn opgebouwd uit hydrofobische AZ -restgroepen. Hun
R-groepen zitten in elkaar verweven en vormen een in elkaar grijpend patroon. Hierdoor kunnen
de strengen dicht gestapeld worden. Voor het vormen van supramoleculaire c omplexen
worden gestabiliseerd door de vorming van covalente cross -links (S-S) tussen de polypeptide
ketens en tussen opeenvolgende strengen. Indien je je haar wil krullen worden deze S -S
bindingen geoxideerd of gereduceerd.
