Moleculaire Biologie
BSc Biomedische Wetenschappen jaar 2 UvA (2023-2024)
1
,Inhoud
Cellulaire Biochemie ................................................................................................ 3
Hoorcollege 1........................................................................................................ 3
Hoorcollege 2........................................................................................................ 9
Hoorcollege 3...................................................................................................... 14
Hoorcollege 4...................................................................................................... 20
Hoorcollege 5...................................................................................................... 24
Moleculaire Biologie en Epigenetica ................................................................... 32
Hoorcollege 6...................................................................................................... 32
Hoorcollege 7...................................................................................................... 37
Hoorcollege 8...................................................................................................... 50
Hoorcollege 9...................................................................................................... 57
Hoorcollege 10.................................................................................................... 69
Hoorcollege 11.................................................................................................... 77
Werkcolleges .......................................................................................................... 82
Werkcollege 1 ..................................................................................................... 82
Werkcollege 2 ..................................................................................................... 93
2
,Cellulaire Biochemie
Hoorcollege 1
3 essentiële macromoleculen +1 : de principes
I. Lipid bilayer: bijeenhouden van de cellen, amfipatische
zelforganisatie hydrofiel + hydrofoob
II. Eiwitten: specifieke katalyse -> processen (omzettingen, signalering)
III. DNA: geheugen (nucleïnezuren), quaternaire code; complementair
IV. Metabole intermediairen (tussenproducten): geleverd door Gibbs
energie en redox co-enzymen
Macromoleculen houden in dat het molecuul op te delen is in kleinere
moleculen die op elkaar lijken. Polysacchariden zijn hierdoor
macromoleculen aangezien het op te delen is in disacchariden en
monosacchariden. Lipide is dus geen macromolecuul aangezien het niet
bestaat uit een streng die op te delen is op kleinere delen die op elkaar lijken.
Biomoleculen zijn belangrijke
chemische (zij)groepen.
Denk hierbij aan:
- Methyl (-CH3)
- Hydroxy (-OH)
- Carboxyl (-COOH)
- Carbonyl (C=O)
- Phosphoryl (PO3 2-)
- Amino (NH2)
Belangrijke functionele groepen
- Aldehyde, keton, ester, carboxyl, carbonyl
o Al deze functionele groepen bevatten een carbonyl-groep –
een koolstof (C) dubbel gebonden aan een erg
elektronegatief zuurstof atoom (O)
o In elk geval bevat de koolstof een kleine positieve lading en
de zuurstof een kleine negatieve lading
3
,Macromolecuul I : Lipid bilayer
Zorgt voor amfipatische zelforganisatie. Een celmembraan bestaat
uit twee lagen fosfolipiden. Deze fosfolipiden hebben een
hydrofobe en een hydrofiele kant. Hydrofoob en hydrofiel stoten
elkaar af, maar 2 hydrofobe kanten trekken elkaar aan. Door deze
aantrekkingskracht wordt het celmembraan zelf georganiseerd en is
het ook instaat tot zelfreparatie. Door deze zelforganisatie worden
de hydrofiele moleculen in de cel
gehouden.
De lipid bilayer bestaat uit
vetzuurketens (hydrofobe staart)
vastgebonden aan glycerol
doormiddel van een esterbinding.
Aan de andere kant van glycerol zit
een fosfaat en een alcohol-groep
(hydrofiele kop)
Er zijn 5 verschillende lipiden.
Vetzuren, triacylglycerol,
fosfolipiden, glycolipiden en
steroïden. Deze 5 soorten
lipiden zijn op te delen in
verschillende soorten.
Vetzuren is een onderdeel van
veel vetten en behoort niet tot een bepaalde groep. Het is vaak
een subgroep van lipiden. Triacylglycerol behoort tot de
vetten/oliën. Deze zorgen voor vetopslag in het cytosol. Omdat het
cytosol hydrofoob is worden deze triacylglycerol-moleculen
opgeslagen in druppels met de hydrofobe kant naar binnen.
Fosfolipiden, glycolipiden en steroïden behoren tot de groep van de
membranen. Fosfolipiden en glycolipiden hebben dezelfde functie,
het verzorgen van de lipid bilayer. De lipid bilayer is echter niet
genoeg voor de stevigheid van de celmembraan. Steroïden helpen
met de versteviging. Bijvoorbeeld cholesterol gaat tussen de
hydrofiele koppen zitten van de fosfolipiden of glycolipiden en zorgt
ervoor dat er geen lichaamsvreemde stoffen de cel in kunnen
komen. Steroïden behoren ook tot de groep van de hormonen.
Denk aan testosteron, het mannelijke geslachtshormoon.
4
,Macromolecuul II : Eiwitten
Ketenen van aminozuren die processen katalyseren (signaleren etc.,
gereedschap van het leven)
De evolutie dobbelde met
dobbelstenen met 20 kanten en
selecteerde toen wat het beste
werkte voor het versnellen van
de processen
Aminozuren hebben 4 soorten
zijketens: hydrofoob, hydrofiel
(OH/NH), negatief geladen of positief geladen. Elke zijgroep (R) geeft
een aminozuur verschillende fysicochemische eigenschappen, zoals
structuur, vorm, oplosbaarheid, pH, etc.
Aminozuur Zijgroep (R)
Aspartic acid Asp D Negatief geladen
Glutamic acid Glu E Negatief geladen
Arginine Arg R Positief geladen
Lysine Lys K Positief geladen
Histidine His H Positief geladen
Asparagine Asn N Ongeladen polair
Glutamine Gln Q Ongeladen polair
Serine Ser S Ongeladen polair
Threonine Thr T Ongeladen polair
Tyrosine Tyr Y Ongeladen polair
Alanine Ala A Ongeladen apolair
Glycine Gly G Ongeladen apolair
Valine Val V Ongeladen apolair
Leucine Leu L Ongeladen apolair
Isoleucine Ile I Ongeladen apolair
Proline Pro P Ongeladen apolair
Phenylalanine Phe F Ongeladen apolair
Methionine Met M Ongeladen apolair
Tryptophan Trp W Ongeladen apolair
Cysteïne Cys C Ongeladen apolair
Macromolecuul III : DNA
Geheugen door nucleïnezuren en quaternaire code. Dat houdt in dat
alle genetische informatie is opgeslagen in de volgorde van de
nucleïnezuren gepaard met de samenvoegingen van opgevouwen
eiwitten wat voor de quaternaire structuur zorgt. DNA is ook
5
, complementair, wat wil zeggen dat als de ene streng DNA bekend is,
ook beredeneerd kan worden wat de basepaar-volgorde is van de
tegenoverstaande streng.
Je hebt 5 verschillende soorten basen die op te delen zijn in 2 groepen.
Pyrimidines
o Thymine (T), Cytosine (C), Uracil (U). Dit zijn de pyrimidines, wat
inhoudt dat deze baseparen maar één ring bevatten.
Thymine en cytosine zijn baseparen die voorkomen in DNA
strengen. Als een DNA streng getranscribeerd wordt tot RNA
zal de thymine vervangen worden in uracil. Uracil komt dus
alleen voor in RNA.
Purines
o Adenine (A) en Guanine (G). Dit zijn de purines, wat inhoudt
dat deze baseparen twee ringen bevatten. Adenine en
guanine komen zowel in DNA als in RNA voor.
Adenine en thymine zijn complementair
omdat zij allebei 2 waterstofbruggen
kunnen maken. Uracil kan ook 2
waterstofbruggen vormen, alleen doet
uracil dit niet omdat in de menselijke cel
dubbelstrengs RNA niet voorkomt. Guanine
en cytosine zijn ook complementair en
kunnen beiden 3 waterstofbruggen met
elkaar vormen.
Een nucleotide is opgebouwd uit een (tot drie) fosfaatgroepen,
gebonden aan een suiker ((deoxy)ribose) en een basepaar. Als de
fosfaatgroepen van het nucleotide eraf worden gehaald resteert
alleen nog het basepaar en de suiker. Dit wordt een nucleoside
genoemd.
Bij DNA wordt deoxyribose gebruikt en bij RNA ribose. Het verschil tussen
deoxyribose en ribose is dat het ribose-molecuul een OH-groep aan het
tweede koolstofatoom gebonden heeft, terwijl het deoxyribose-
molecuul aan het tweede koolstofatoom alleen een H-atoom
gebonden heeft.
6
BSc Biomedische Wetenschappen jaar 2 UvA (2023-2024)
1
,Inhoud
Cellulaire Biochemie ................................................................................................ 3
Hoorcollege 1........................................................................................................ 3
Hoorcollege 2........................................................................................................ 9
Hoorcollege 3...................................................................................................... 14
Hoorcollege 4...................................................................................................... 20
Hoorcollege 5...................................................................................................... 24
Moleculaire Biologie en Epigenetica ................................................................... 32
Hoorcollege 6...................................................................................................... 32
Hoorcollege 7...................................................................................................... 37
Hoorcollege 8...................................................................................................... 50
Hoorcollege 9...................................................................................................... 57
Hoorcollege 10.................................................................................................... 69
Hoorcollege 11.................................................................................................... 77
Werkcolleges .......................................................................................................... 82
Werkcollege 1 ..................................................................................................... 82
Werkcollege 2 ..................................................................................................... 93
2
,Cellulaire Biochemie
Hoorcollege 1
3 essentiële macromoleculen +1 : de principes
I. Lipid bilayer: bijeenhouden van de cellen, amfipatische
zelforganisatie hydrofiel + hydrofoob
II. Eiwitten: specifieke katalyse -> processen (omzettingen, signalering)
III. DNA: geheugen (nucleïnezuren), quaternaire code; complementair
IV. Metabole intermediairen (tussenproducten): geleverd door Gibbs
energie en redox co-enzymen
Macromoleculen houden in dat het molecuul op te delen is in kleinere
moleculen die op elkaar lijken. Polysacchariden zijn hierdoor
macromoleculen aangezien het op te delen is in disacchariden en
monosacchariden. Lipide is dus geen macromolecuul aangezien het niet
bestaat uit een streng die op te delen is op kleinere delen die op elkaar lijken.
Biomoleculen zijn belangrijke
chemische (zij)groepen.
Denk hierbij aan:
- Methyl (-CH3)
- Hydroxy (-OH)
- Carboxyl (-COOH)
- Carbonyl (C=O)
- Phosphoryl (PO3 2-)
- Amino (NH2)
Belangrijke functionele groepen
- Aldehyde, keton, ester, carboxyl, carbonyl
o Al deze functionele groepen bevatten een carbonyl-groep –
een koolstof (C) dubbel gebonden aan een erg
elektronegatief zuurstof atoom (O)
o In elk geval bevat de koolstof een kleine positieve lading en
de zuurstof een kleine negatieve lading
3
,Macromolecuul I : Lipid bilayer
Zorgt voor amfipatische zelforganisatie. Een celmembraan bestaat
uit twee lagen fosfolipiden. Deze fosfolipiden hebben een
hydrofobe en een hydrofiele kant. Hydrofoob en hydrofiel stoten
elkaar af, maar 2 hydrofobe kanten trekken elkaar aan. Door deze
aantrekkingskracht wordt het celmembraan zelf georganiseerd en is
het ook instaat tot zelfreparatie. Door deze zelforganisatie worden
de hydrofiele moleculen in de cel
gehouden.
De lipid bilayer bestaat uit
vetzuurketens (hydrofobe staart)
vastgebonden aan glycerol
doormiddel van een esterbinding.
Aan de andere kant van glycerol zit
een fosfaat en een alcohol-groep
(hydrofiele kop)
Er zijn 5 verschillende lipiden.
Vetzuren, triacylglycerol,
fosfolipiden, glycolipiden en
steroïden. Deze 5 soorten
lipiden zijn op te delen in
verschillende soorten.
Vetzuren is een onderdeel van
veel vetten en behoort niet tot een bepaalde groep. Het is vaak
een subgroep van lipiden. Triacylglycerol behoort tot de
vetten/oliën. Deze zorgen voor vetopslag in het cytosol. Omdat het
cytosol hydrofoob is worden deze triacylglycerol-moleculen
opgeslagen in druppels met de hydrofobe kant naar binnen.
Fosfolipiden, glycolipiden en steroïden behoren tot de groep van de
membranen. Fosfolipiden en glycolipiden hebben dezelfde functie,
het verzorgen van de lipid bilayer. De lipid bilayer is echter niet
genoeg voor de stevigheid van de celmembraan. Steroïden helpen
met de versteviging. Bijvoorbeeld cholesterol gaat tussen de
hydrofiele koppen zitten van de fosfolipiden of glycolipiden en zorgt
ervoor dat er geen lichaamsvreemde stoffen de cel in kunnen
komen. Steroïden behoren ook tot de groep van de hormonen.
Denk aan testosteron, het mannelijke geslachtshormoon.
4
,Macromolecuul II : Eiwitten
Ketenen van aminozuren die processen katalyseren (signaleren etc.,
gereedschap van het leven)
De evolutie dobbelde met
dobbelstenen met 20 kanten en
selecteerde toen wat het beste
werkte voor het versnellen van
de processen
Aminozuren hebben 4 soorten
zijketens: hydrofoob, hydrofiel
(OH/NH), negatief geladen of positief geladen. Elke zijgroep (R) geeft
een aminozuur verschillende fysicochemische eigenschappen, zoals
structuur, vorm, oplosbaarheid, pH, etc.
Aminozuur Zijgroep (R)
Aspartic acid Asp D Negatief geladen
Glutamic acid Glu E Negatief geladen
Arginine Arg R Positief geladen
Lysine Lys K Positief geladen
Histidine His H Positief geladen
Asparagine Asn N Ongeladen polair
Glutamine Gln Q Ongeladen polair
Serine Ser S Ongeladen polair
Threonine Thr T Ongeladen polair
Tyrosine Tyr Y Ongeladen polair
Alanine Ala A Ongeladen apolair
Glycine Gly G Ongeladen apolair
Valine Val V Ongeladen apolair
Leucine Leu L Ongeladen apolair
Isoleucine Ile I Ongeladen apolair
Proline Pro P Ongeladen apolair
Phenylalanine Phe F Ongeladen apolair
Methionine Met M Ongeladen apolair
Tryptophan Trp W Ongeladen apolair
Cysteïne Cys C Ongeladen apolair
Macromolecuul III : DNA
Geheugen door nucleïnezuren en quaternaire code. Dat houdt in dat
alle genetische informatie is opgeslagen in de volgorde van de
nucleïnezuren gepaard met de samenvoegingen van opgevouwen
eiwitten wat voor de quaternaire structuur zorgt. DNA is ook
5
, complementair, wat wil zeggen dat als de ene streng DNA bekend is,
ook beredeneerd kan worden wat de basepaar-volgorde is van de
tegenoverstaande streng.
Je hebt 5 verschillende soorten basen die op te delen zijn in 2 groepen.
Pyrimidines
o Thymine (T), Cytosine (C), Uracil (U). Dit zijn de pyrimidines, wat
inhoudt dat deze baseparen maar één ring bevatten.
Thymine en cytosine zijn baseparen die voorkomen in DNA
strengen. Als een DNA streng getranscribeerd wordt tot RNA
zal de thymine vervangen worden in uracil. Uracil komt dus
alleen voor in RNA.
Purines
o Adenine (A) en Guanine (G). Dit zijn de purines, wat inhoudt
dat deze baseparen twee ringen bevatten. Adenine en
guanine komen zowel in DNA als in RNA voor.
Adenine en thymine zijn complementair
omdat zij allebei 2 waterstofbruggen
kunnen maken. Uracil kan ook 2
waterstofbruggen vormen, alleen doet
uracil dit niet omdat in de menselijke cel
dubbelstrengs RNA niet voorkomt. Guanine
en cytosine zijn ook complementair en
kunnen beiden 3 waterstofbruggen met
elkaar vormen.
Een nucleotide is opgebouwd uit een (tot drie) fosfaatgroepen,
gebonden aan een suiker ((deoxy)ribose) en een basepaar. Als de
fosfaatgroepen van het nucleotide eraf worden gehaald resteert
alleen nog het basepaar en de suiker. Dit wordt een nucleoside
genoemd.
Bij DNA wordt deoxyribose gebruikt en bij RNA ribose. Het verschil tussen
deoxyribose en ribose is dat het ribose-molecuul een OH-groep aan het
tweede koolstofatoom gebonden heeft, terwijl het deoxyribose-
molecuul aan het tweede koolstofatoom alleen een H-atoom
gebonden heeft.
6
