Biochemie
1 — Biomoleculen
Functionele groepen
↳ bepaalt de persoonlijkheid van biomoleculen
vb. carboxylgroep (-COOH), aminogroep (-NH₂), imidazolgroep (-ImH)
3D structuur
vb. softenon (geneesmiddel tegen zwangerschapsmisselijkheid)
↳ R-thalidomide: onschuldig (geen effect op lichaam / bijwerkingen)
→ bindt aan eiwitten betrokken in misselijkheid
↳ S-thalidomide: andere 3D structuur in ruimte → andere effecten dan R:
interageert met andere eiwitten → kwalijke effecten op eiwitten die genexpressie
regelen → geboren kind ontbreekt ledematen
organisch chemisch hetzelfde: in proefbuis geen verschil qua reactiviteit & chemische
eigenschappen – in levende cellen: groot verschil
vb. R- carvone & S-carvone: identieke functionele groepen
・R-carvone: smaakt naar pepermunt
・S-carvone: smaakt naar karwij
≠ 3D structuur → interageren met ≠ smaakreceptoren op tong → andere smaaksensatie
vb. aspartaam (zoet) & andere stereovorm van aspartaam (bitter)
→ interageren met andere eiwitten
AMINOZUREN
Algemene structuur & optische eigenschappen
・plaats aanduiden ☞ cijfer of griekse letter
・centrale C = ⍺-koolstof: draagt carboxylgroep (-COO⁻) & aminogroep (-NH₃⁺)
・carboxylgroep (1), centrale C (2),... (verder in R-groep)
・kunnen voorkomen in L-vorm of D-vorm afhv hoe groepen ingepland op centrale C
◦ zoogdieren: enkel L aminozuren
◦ bacteriën: bepaalde stukken eiwitten uit D aminozuren
Indeling der aminozuren volgens eigenschappen zijketens
kennen:
・indeling groepen
・3 en 1 letter afkorting
・pKr
niet kennen:
・moleculaire gewichten (Mᵣ)
・pKa waardes
・pI
,Niet-polaire, alifatische R-groepen
↳ (C,H) bijzonder weinig reactief in levende cellen
Polaire, niet geladen R-groepen
↳ hydroxyl (-OH), sulfhydryl (-SH), carbonyl
Positief geladen R-groepen Negatief geladen R-groepen
Aromatische R-groepen
GLYCINE (Gly / G)
・symmetrisch (asymmetrisch = 4 verschillende groepen op centrale C)
・grotere conformationele flexibiliteit (peptidebinding = star, centrale C kan hier wel roteren)
Nonpolaire aminozuren met alifatische zijketens
・inert (= weinig reactief) & alifatisch
・nonpolair & hydrofoob → zijgroepen naar binnen gekeerd in eiwit (afkeren van water)
(drijvende kracht bij opvouwen van eiwitten: van streng naar 3D structuur)
・geen functionele groepen
・zijketens clusteren samen
,ALANINE (Ala / A)
↳ methylgroep (-CH₃) als zijgroep
・in vitro mutagenesis
vb. onderzoek spikeproteine in coronavirus: welke AZ op spike-eiwit zijn dé cruciale AZ om
te interageren met cel? → in gen dat codeert voor spike-eiwit: codon dat codeert voor AZ
waarin we geïnteresseerd zijn vervangen door codon voor Ala
⇒ achtereen komen welk AZ verantwoordelijk is
VALINE (Val / V) LEUCINE (Leu / L) ISOLEUCINE (Ile / I)
↳ extra asymmetrisch centrum
METHIONINE (Met / M) PROLINE (Pro / P)
↳ thioether ↳ zijketen plooit terug op AZ zelf (N betrokken in zijketen)
・ring is rigide (geen rotatie mogelijk)
・neemt niet deel aan H-bruggen (N komt niet voor als NH)
・veroorzaakt knik in peptideketen
normaal:
trans: meest stabiel / gunstig ☞ neiging om lange lineaire peptideketen te vormen
cis: energetisch minder gunstig ☞ hinder door 2 R-groepen
proline:
zowel trans & cis zijn stabiel ☞ afstand tussen 2 R-groepen maakt niet veel uit
→ ‘cis’-configuratie van de C⍺’s: niet zo ongunstig
indien proline gemuteerd naar ander AZ → bocht kan niet gevormd worden → eiwit
verandert van structuur → defect functie
Aminozuren met aromatische R-groepen
PHENYLALANINE (Phe / F)
・zeer hydrofoob, apolair
・weinig reactief
TYROSINE (Tyr / Y)
・intermediair polair (-OH)
・deelname aan H-bruggen: H gedeeld over 2 AZ → interactie / aantrekking maar niet
covalent → draagt bij tot vouwing eiwit
・functionele groep in enzymen
・fosforylatieplaats
, TRYPTOPHAN (Trp / W)
・intermediair polair (N)
・zeldzaam: niet vaak gebruikt, komt weinig voor in eiwit
・structurele studies: bepaalde interactie met licht
conformatieverandering van eiwit → Trp op andere positie → met bepaalde technieken
detecteren (zeldzaamheid → eenvoudiger)
aromatische zijketens absorberen licht → concentratie van eiwit in oplossing bepalen
vb. insulineconcentratie
・eiwitoplossing in cuvette → absorberen licht
・spectrofotometer met lamp → zendt licht uit met ≠ golflengtes
・monochromator → op einde treedt er enkel licht uit van bepaalde golflengte waarvan we
weten dat die het meest geabsorbeerd wordt door eiwitten
・verschil tussen hoeveel licht bij intreden & hoeveel licht bij uittreden = absorptie licht
・detector: hoeveel licht uit eiwitoplossing gekomen → eiwitconcentratie bepalen
(hoge eiwitconcentratie → veel licht absorberen)
・reeks buisjes met standaardoplossingen → welbepaalde hoeveelheden eiwitten in poeder
wegen (elk buisje andere hvlheid eiwit) → elk buisje: oplossing in cuvette doen, meten
hoeveel licht geabsorbeerd → curve creëren met gekende standaardoplossing
Aminozuren met polaire ongeladen R-groepen
CYSTEÏNE (Cys / C)
・-SH → polair, pKa = 8.2
・vormt cystine door oxidatie: 2 S binden aan elkaar
・disulfidebruggen in eiwitten: Cys ondergaat oxidatiereactie met ander Cys binnen geheel
van 3D eiwitstructuur → stabiliserende werking op 3D structuur van eiwit
puntmutaties kunnen drastisch effect hebben: stel dat codon voor een Cys gemuteerd zou
zijn → geen disulfidebrug → structuur van eiwit volledig veranderd → eiwit verliest functie
・vaak een belangrijke groep in het katalytisch centrum van een enzym:
AZ op opp. van enzym → interageren met de molecule waarvan we de reactie willen
versnellen → die moleculen versnellen in reactie
S: sterk nucleofiele katalytische groep
(enzym met op katalytisch centrum een Cys met vrije -SH, molecule acetyl coenzyme A)
stel we willen de reactie versnellen waarbij acetyl coenzyme A moet uiteenvallen in
acetylgroep & vrije coenzyme A: enzym ziet acetyl coenzyme A & splitst H⁺ af → ⊖ geladen S
1 — Biomoleculen
Functionele groepen
↳ bepaalt de persoonlijkheid van biomoleculen
vb. carboxylgroep (-COOH), aminogroep (-NH₂), imidazolgroep (-ImH)
3D structuur
vb. softenon (geneesmiddel tegen zwangerschapsmisselijkheid)
↳ R-thalidomide: onschuldig (geen effect op lichaam / bijwerkingen)
→ bindt aan eiwitten betrokken in misselijkheid
↳ S-thalidomide: andere 3D structuur in ruimte → andere effecten dan R:
interageert met andere eiwitten → kwalijke effecten op eiwitten die genexpressie
regelen → geboren kind ontbreekt ledematen
organisch chemisch hetzelfde: in proefbuis geen verschil qua reactiviteit & chemische
eigenschappen – in levende cellen: groot verschil
vb. R- carvone & S-carvone: identieke functionele groepen
・R-carvone: smaakt naar pepermunt
・S-carvone: smaakt naar karwij
≠ 3D structuur → interageren met ≠ smaakreceptoren op tong → andere smaaksensatie
vb. aspartaam (zoet) & andere stereovorm van aspartaam (bitter)
→ interageren met andere eiwitten
AMINOZUREN
Algemene structuur & optische eigenschappen
・plaats aanduiden ☞ cijfer of griekse letter
・centrale C = ⍺-koolstof: draagt carboxylgroep (-COO⁻) & aminogroep (-NH₃⁺)
・carboxylgroep (1), centrale C (2),... (verder in R-groep)
・kunnen voorkomen in L-vorm of D-vorm afhv hoe groepen ingepland op centrale C
◦ zoogdieren: enkel L aminozuren
◦ bacteriën: bepaalde stukken eiwitten uit D aminozuren
Indeling der aminozuren volgens eigenschappen zijketens
kennen:
・indeling groepen
・3 en 1 letter afkorting
・pKr
niet kennen:
・moleculaire gewichten (Mᵣ)
・pKa waardes
・pI
,Niet-polaire, alifatische R-groepen
↳ (C,H) bijzonder weinig reactief in levende cellen
Polaire, niet geladen R-groepen
↳ hydroxyl (-OH), sulfhydryl (-SH), carbonyl
Positief geladen R-groepen Negatief geladen R-groepen
Aromatische R-groepen
GLYCINE (Gly / G)
・symmetrisch (asymmetrisch = 4 verschillende groepen op centrale C)
・grotere conformationele flexibiliteit (peptidebinding = star, centrale C kan hier wel roteren)
Nonpolaire aminozuren met alifatische zijketens
・inert (= weinig reactief) & alifatisch
・nonpolair & hydrofoob → zijgroepen naar binnen gekeerd in eiwit (afkeren van water)
(drijvende kracht bij opvouwen van eiwitten: van streng naar 3D structuur)
・geen functionele groepen
・zijketens clusteren samen
,ALANINE (Ala / A)
↳ methylgroep (-CH₃) als zijgroep
・in vitro mutagenesis
vb. onderzoek spikeproteine in coronavirus: welke AZ op spike-eiwit zijn dé cruciale AZ om
te interageren met cel? → in gen dat codeert voor spike-eiwit: codon dat codeert voor AZ
waarin we geïnteresseerd zijn vervangen door codon voor Ala
⇒ achtereen komen welk AZ verantwoordelijk is
VALINE (Val / V) LEUCINE (Leu / L) ISOLEUCINE (Ile / I)
↳ extra asymmetrisch centrum
METHIONINE (Met / M) PROLINE (Pro / P)
↳ thioether ↳ zijketen plooit terug op AZ zelf (N betrokken in zijketen)
・ring is rigide (geen rotatie mogelijk)
・neemt niet deel aan H-bruggen (N komt niet voor als NH)
・veroorzaakt knik in peptideketen
normaal:
trans: meest stabiel / gunstig ☞ neiging om lange lineaire peptideketen te vormen
cis: energetisch minder gunstig ☞ hinder door 2 R-groepen
proline:
zowel trans & cis zijn stabiel ☞ afstand tussen 2 R-groepen maakt niet veel uit
→ ‘cis’-configuratie van de C⍺’s: niet zo ongunstig
indien proline gemuteerd naar ander AZ → bocht kan niet gevormd worden → eiwit
verandert van structuur → defect functie
Aminozuren met aromatische R-groepen
PHENYLALANINE (Phe / F)
・zeer hydrofoob, apolair
・weinig reactief
TYROSINE (Tyr / Y)
・intermediair polair (-OH)
・deelname aan H-bruggen: H gedeeld over 2 AZ → interactie / aantrekking maar niet
covalent → draagt bij tot vouwing eiwit
・functionele groep in enzymen
・fosforylatieplaats
, TRYPTOPHAN (Trp / W)
・intermediair polair (N)
・zeldzaam: niet vaak gebruikt, komt weinig voor in eiwit
・structurele studies: bepaalde interactie met licht
conformatieverandering van eiwit → Trp op andere positie → met bepaalde technieken
detecteren (zeldzaamheid → eenvoudiger)
aromatische zijketens absorberen licht → concentratie van eiwit in oplossing bepalen
vb. insulineconcentratie
・eiwitoplossing in cuvette → absorberen licht
・spectrofotometer met lamp → zendt licht uit met ≠ golflengtes
・monochromator → op einde treedt er enkel licht uit van bepaalde golflengte waarvan we
weten dat die het meest geabsorbeerd wordt door eiwitten
・verschil tussen hoeveel licht bij intreden & hoeveel licht bij uittreden = absorptie licht
・detector: hoeveel licht uit eiwitoplossing gekomen → eiwitconcentratie bepalen
(hoge eiwitconcentratie → veel licht absorberen)
・reeks buisjes met standaardoplossingen → welbepaalde hoeveelheden eiwitten in poeder
wegen (elk buisje andere hvlheid eiwit) → elk buisje: oplossing in cuvette doen, meten
hoeveel licht geabsorbeerd → curve creëren met gekende standaardoplossing
Aminozuren met polaire ongeladen R-groepen
CYSTEÏNE (Cys / C)
・-SH → polair, pKa = 8.2
・vormt cystine door oxidatie: 2 S binden aan elkaar
・disulfidebruggen in eiwitten: Cys ondergaat oxidatiereactie met ander Cys binnen geheel
van 3D eiwitstructuur → stabiliserende werking op 3D structuur van eiwit
puntmutaties kunnen drastisch effect hebben: stel dat codon voor een Cys gemuteerd zou
zijn → geen disulfidebrug → structuur van eiwit volledig veranderd → eiwit verliest functie
・vaak een belangrijke groep in het katalytisch centrum van een enzym:
AZ op opp. van enzym → interageren met de molecule waarvan we de reactie willen
versnellen → die moleculen versnellen in reactie
S: sterk nucleofiele katalytische groep
(enzym met op katalytisch centrum een Cys met vrije -SH, molecule acetyl coenzyme A)
stel we willen de reactie versnellen waarbij acetyl coenzyme A moet uiteenvallen in
acetylgroep & vrije coenzyme A: enzym ziet acetyl coenzyme A & splitst H⁺ af → ⊖ geladen S
