Van cel tot molecuul
HOORCOLLEGES
HOORCOLLEGE 2
Structuur en functies van eiwitten.
Waterstofbruggen:
- N-H-N
- N-H-O
- O-H-N
- O-H-O
Water speelt een belangrijke rol in het verbreken van zwakke associaties.
Functies van eiwitten:
- Enzymen
- Structurele eiwitten
- Transporteiwitten (glucose moet de cel binnen om er iets mee te kunnen doen)
- Motoreiwitten
- Opslageiwitten
- Signaaleiwitten
- Receptoreiwitten (insuline over het plasmamembraan krijgen)
- Genregulatie-eiwitten
De bouwstenen van eiwitten zijn 20 L-2 aminozuren.
2 in L-2 staat voor het alfa C-atoom. L-2 aminozuur is dus alfa-aminozuur.
Het enige wat bijdraagt aan de lading van een eiwit is in welke mate de restgroep
ioniseerbaar is.
Bindingen van sterk naar zwak: elektrostatisch, waterstofbruggen, van der Waalsbindingen.
Een eiwit vouwt zich zo, dat de hydrofobe aminozuren naar binnen zitten en de hydrofiele
naar buiten.
Een eiwit vouwt zich automatisch tot de conformatie met de laagste energie.
De primaire aminozuursequentie bepaalt hoe een eiwit zich vouwt.
Alfahelix en bètastrengen worden gestabiliseerd door de backbones, niet door de zijketens.
Collageen: drie alfahelixen om elkaar gewikkeld.
Helix-turn-helix of loop (secundaire structuur).
Quaternaire structuur: twee alfa twee bèta.
Disulfidebrug: hele sterke (covalente) binding tussen twee cysteïnes (met een S-H groep in
de restgroep) door een redoxreactie.
HOORCOLLEGE 3
Scrapie prionen (= foute prionen) hebben dezelfde primaire structuur, maar een andere
secundaire en tertiaire structuur.
Scrapie prionen hebben een hele compacte structuur, die heel lastig kan worden afgebroken,
en zo schade in de hersenen aanrichten.
Enzymen:
- Verbreken covalente bindingen tussen atomen
- Vormen covalente bindingen tussen atomen
- Veranderen bindingen in een molecuul (isomerisatie)
Als je iets oxideert, steel je elektronen.
In de oxidatieve fosforylering worden deze elektronen gebruikt om ATP van te maken.
Thermodynamica bepaalt de ligging van het evenwicht van de reactie. Enzymkinetiek
bepaalt hoe snel een reactie verloopt.
HOORCOLLEGE 4
De bindingsenergie is de vrije energie die vrijkomt als het enzym een interactie aangaat met
het substraat.
,De delta G van twee gekoppelde reacties mogen bij elkaar worden opgeteld. Hierdoor kan
een reactie met positieve delta G toch verlopen, door hem te koppelen aan een reactie met
een sterk negatieve delta G.
Michaelis-Menten: altijd kijken naar de initiële snelheid van de reactie.
Reactiesnelheid V hangt af van:
- Temperatuur
- pH
- Hoeveelheid enzym
- Hoeveelheid substraat
- Aanwezigheid van modulatoren zoals remmers of activatoren
De bovenste twee gebruikt de mens niet, omdat wij het ons niet kunnen
veroorloven om daar grote schommelingen in te hebben.
De snelheid van een enzymreactie is recht evenredig met de hoeveelheid enzym.
Michaelis-Menten formule kennen! Km = de substraatconcentratie wanneer je 0.5Vmax
bereikt.
Formules kennen voor tentamen: Gibbs, Henderson-Hasselbalch, Michaelis-Menten.
HOORCOLLEGE 5
Michaelis-Menten kan je omzetten in Lineweaver-Burk plot (een lineaire lijn). Snijpunt met de
y-as is 1/Vmax. Snijpunt met de X-as = -1/Km.
Allostere enzymen hebben meerdere active sites. Er zit een soort drempeltje in de grafieklijn,
omdat dat soort enzymen samenwerken. Allostere enzymen kunnen in de tensevorm zitten:
trage werking en lage affiniteit voor het substraat. Relaxte vorm: snelle werking en hoge
affiniteit voor het substraat. Energieverschil tussen relaxt en tense is niet zo groot. Voordeel
allostere enzymen: bij weinig substraat kunnen ze zichzelf heel actief maken. Binding van
een substraat aan een van de subunits doet beide subunits overgaan van de T- naar de R-
vorm.
Directe productremming: product van een reactie remt zijn eigen enzym. = zeldzaam.
Vaker remt een product het eerste reguleerbare enzym in de keten.
Soorten remmers:
- Irreversibele remmers: binden zeer sterk aan het enzym en remmen het permanent
(totale uitschakeling)
- Reversibele remmers:
o Competitief (lijkt op substraat): binden aan de substraatbindingsplaats er
vindt dus geen omzetting plaats
Vmax verandert niet; Km wordt groter (snijpunt ligt dus dichterbij Y-as)
Er is meer substraat nodig om Vmax te bereiken
Bij een hoge substraatconcentratie kan het effect van een competitieve
remmer tenietgedaan worden
o Niet-competitief: binden op andere plaats dan substraat
Verandert dus conformatie van het enzym, waardoor bindingsenergie
wordt gemist
Vmax gaat omlaag (snijpunt ligt dus hoger), maar Km verandert niet
Een allostere remmer bindt bij voorkeur aan de T-vorm, terwijl een allostere activator met
name aan de R-vorm bindt.
Voorbeelden van allosterische regulatie van enzymen en andere eiwitten:
- Fosforylering = aan- en uitzetten met fosfaat
- GTP-bindende eiwitten als bel en schakelaar
- Motoreiwitten = beweging door vormverandering
Allostere regulering: snelle regulatie van de activiteit van enzymen.
HOORCOLLEGE 6
Km zegt iets over de affiniteit van het enzym voor het substraat. Laag = hoge affiniteit; hoog
= lage affiniteit.
,Alle celmembranen bestaan uit een lipiden-dubbellaag (bilaag) met daarin
membraaneiwitten.
Membranen bestaan uit:
- Lipiden (50%)
o Barrièrefunctie
o Flexibiliteit – ‘vloeibaarheid’
o Selectief doorlaten kleine apolaire en polaire (ongeladen) moleculen
- Membraaneiwitten (50%)
o Selectief doorlaten van kleine geladen en grote polaire moleculen:
transporteiwitten
o Overbrengen van informatie door middel van receptoren
Drie belangrijkste membraanlipiden:
- Fosfolipiden (hebben twee hydrofobe staarten van koolwaterstoffen en een hydrofiele
kop = amfipatisch)
- Cholesterol
- Glycolipiden
Een lipide-bilaag kan spontaan een blaasje/vesikel vormen (liposomen).
Lucht is apolair.
Fosfolipiden kunnen vrij bewegen in het vlak van hun eigen monolaag (laterale diffusie en
rotatie), maar springen nauwelijks over tussen de ene en de andere laag
(flip-flop/transversale diffusie).
Omdat de hydrofiele kop dan door het hydrofobe tussengedeelte moet, en dat kost
veel energie.
Onverzadiging van vetzuurstaarten = aantal dubbele bindingen. Hoe meer dubbele
bindingen, hoe meer knikken in de vetzuurstaart, hoe vloeibaarder het vet.
Cholesterol kan vloeibaarheid van membranen regelen door in de bilaag tussen de
lipideketens te gaan zitten. Cholesterol stabiliseert de plasmamembraan die minder vloeibaar
moet zijn dan de interne membranen.
Membraantoestand:
- Verzadigingsgraad (onverzadigd = vloeibaarder)
- Ketenlengte (korter = vloeibaarder)
- Cholesterol
HOORCOLLEGE 7
Functie van glycolipiden en glycoproteïnen:
- Cel-cel communicatie/interactie
- Herkenning/ankers voor eiwitten
- Stabiliseren/beschermen van het plasmamembraan
Membraaneiwitten hebben een hydrofoob domein met aminozuren met apolaire zijketens, of
hebben als anker een vetzuur covalent gebonden (lipidatie van eiwitten).
Integraal membraaneiwit: spant door het membraan heen.
Perifeer eiwit: aan membraan gebonden (zwakke, niet-covalente interacties).
Cytosolair eiwit: zit los in de cel.
De lipidenbilaag is impermeabel voor ionen en voor veel polaire moleculen. Hiervoor is
nodig: kanalen en transporters.
- Transporter eiwit ondergaat een conformatieverandering tijdens het transport (= zeer
specifiek; hebben een Km en een Vmax)
- Kanaal gaat alleen open en dicht in open toestand kunnen stoffen door de porie
diffunderen, vooral ionen: ionkanalen
Drie soorten transporten:
- Diffusie: geen eiwit bij betrokken
- Passief transport (= facilitated diffusion)
- Actief transport
, Bovenste twee gaan altijd van een hoge naar een lage concentratie. Actief moet ATP in
gestoken worden, of het transport wordt gekoppeld (antiport of symport): de energie die
vrijkomt bij van hoog naar laag, wordt gebruikt om van laag naar hoog te pompen.
Ongeveer 30% van de energie in een rustende cel gaat naar de Natrium-Kalium pomp.
3 Natrium naar buiten, 2 Kalium naar binnen.
De meeste symports en antiports werken dankzij de energie-vretende Natrium-Kalium pomp.
Aquaporines:
- Van groot belang voor het functioneren van de cel
- Eén mutatie kan bijvoorbeeld leiden tot een slechte terugresorptie van water uit de
voorurine, en dat leidt tot diabetes insipidus
HOORCOLLEGE 8
Het lichaam streeft naar de optimale situatie homeostase:
- Meten van actuele situatie door zintuigen
- Vergelijken van actuele waarden met normaalwaarden
- Activeren of remmen van de processen
Eerste prioriteit van het lichaam is om de glucoseconcentratie op peil te houden (komt
energie uit).
Drie stadia van signaaltransductie:
- Ontvangen: signaalmolecuul (primary messenger) bindt aan receptor
- Transductie: informatie wordt doorgegeven binnen de cel tussen de receptor en de
eiwitten die gereguleerd worden second messengers
- Respons: reactie
- Signaal uitzetten
Tussen ontvangen en transductie kan het signaal enorm worden versterkt.
Hormonen; vier chemische groepen:
- Hormonen gemaakt uit vetzuren
o Ontstekingsreacties
o Gladde spiercelcontractie
o Maagzuursecretie
- Hormonen gemaakt uit aminozuren
o Adrenaline/noradrenaline
- Eiwit/peptide hormonen
o Oxytocine
o ADH
o Groeihormoon
o Insuline
- Steroïde hormonen (gemaakt uit cholesterol)
o Testosteron
o Oestradiol
o Cortisol
Twee soorten receptoren:
- Intracellulaire receptoren
o Nucleaire receptoren: transcriptie factor-gekoppelde receptoren
Kunnen vrij over plasmamembraan
Binden aan een receptor
Zet een hele set genen aan, die een nieuw eiwit aanmaken: lang
traject dus
Gekoppeld aan steroïdhormonen
o Stikstofmonoxide receptor
- Membraanreceptoren
o Ionkanaal-gekoppelde receptoren
o G-protein-gekoppelde receptoren (gaan 7 keer door het membraan heen)
vetzuur- en aminozuur derived en eiwithormonen
HOORCOLLEGES
HOORCOLLEGE 2
Structuur en functies van eiwitten.
Waterstofbruggen:
- N-H-N
- N-H-O
- O-H-N
- O-H-O
Water speelt een belangrijke rol in het verbreken van zwakke associaties.
Functies van eiwitten:
- Enzymen
- Structurele eiwitten
- Transporteiwitten (glucose moet de cel binnen om er iets mee te kunnen doen)
- Motoreiwitten
- Opslageiwitten
- Signaaleiwitten
- Receptoreiwitten (insuline over het plasmamembraan krijgen)
- Genregulatie-eiwitten
De bouwstenen van eiwitten zijn 20 L-2 aminozuren.
2 in L-2 staat voor het alfa C-atoom. L-2 aminozuur is dus alfa-aminozuur.
Het enige wat bijdraagt aan de lading van een eiwit is in welke mate de restgroep
ioniseerbaar is.
Bindingen van sterk naar zwak: elektrostatisch, waterstofbruggen, van der Waalsbindingen.
Een eiwit vouwt zich zo, dat de hydrofobe aminozuren naar binnen zitten en de hydrofiele
naar buiten.
Een eiwit vouwt zich automatisch tot de conformatie met de laagste energie.
De primaire aminozuursequentie bepaalt hoe een eiwit zich vouwt.
Alfahelix en bètastrengen worden gestabiliseerd door de backbones, niet door de zijketens.
Collageen: drie alfahelixen om elkaar gewikkeld.
Helix-turn-helix of loop (secundaire structuur).
Quaternaire structuur: twee alfa twee bèta.
Disulfidebrug: hele sterke (covalente) binding tussen twee cysteïnes (met een S-H groep in
de restgroep) door een redoxreactie.
HOORCOLLEGE 3
Scrapie prionen (= foute prionen) hebben dezelfde primaire structuur, maar een andere
secundaire en tertiaire structuur.
Scrapie prionen hebben een hele compacte structuur, die heel lastig kan worden afgebroken,
en zo schade in de hersenen aanrichten.
Enzymen:
- Verbreken covalente bindingen tussen atomen
- Vormen covalente bindingen tussen atomen
- Veranderen bindingen in een molecuul (isomerisatie)
Als je iets oxideert, steel je elektronen.
In de oxidatieve fosforylering worden deze elektronen gebruikt om ATP van te maken.
Thermodynamica bepaalt de ligging van het evenwicht van de reactie. Enzymkinetiek
bepaalt hoe snel een reactie verloopt.
HOORCOLLEGE 4
De bindingsenergie is de vrije energie die vrijkomt als het enzym een interactie aangaat met
het substraat.
,De delta G van twee gekoppelde reacties mogen bij elkaar worden opgeteld. Hierdoor kan
een reactie met positieve delta G toch verlopen, door hem te koppelen aan een reactie met
een sterk negatieve delta G.
Michaelis-Menten: altijd kijken naar de initiële snelheid van de reactie.
Reactiesnelheid V hangt af van:
- Temperatuur
- pH
- Hoeveelheid enzym
- Hoeveelheid substraat
- Aanwezigheid van modulatoren zoals remmers of activatoren
De bovenste twee gebruikt de mens niet, omdat wij het ons niet kunnen
veroorloven om daar grote schommelingen in te hebben.
De snelheid van een enzymreactie is recht evenredig met de hoeveelheid enzym.
Michaelis-Menten formule kennen! Km = de substraatconcentratie wanneer je 0.5Vmax
bereikt.
Formules kennen voor tentamen: Gibbs, Henderson-Hasselbalch, Michaelis-Menten.
HOORCOLLEGE 5
Michaelis-Menten kan je omzetten in Lineweaver-Burk plot (een lineaire lijn). Snijpunt met de
y-as is 1/Vmax. Snijpunt met de X-as = -1/Km.
Allostere enzymen hebben meerdere active sites. Er zit een soort drempeltje in de grafieklijn,
omdat dat soort enzymen samenwerken. Allostere enzymen kunnen in de tensevorm zitten:
trage werking en lage affiniteit voor het substraat. Relaxte vorm: snelle werking en hoge
affiniteit voor het substraat. Energieverschil tussen relaxt en tense is niet zo groot. Voordeel
allostere enzymen: bij weinig substraat kunnen ze zichzelf heel actief maken. Binding van
een substraat aan een van de subunits doet beide subunits overgaan van de T- naar de R-
vorm.
Directe productremming: product van een reactie remt zijn eigen enzym. = zeldzaam.
Vaker remt een product het eerste reguleerbare enzym in de keten.
Soorten remmers:
- Irreversibele remmers: binden zeer sterk aan het enzym en remmen het permanent
(totale uitschakeling)
- Reversibele remmers:
o Competitief (lijkt op substraat): binden aan de substraatbindingsplaats er
vindt dus geen omzetting plaats
Vmax verandert niet; Km wordt groter (snijpunt ligt dus dichterbij Y-as)
Er is meer substraat nodig om Vmax te bereiken
Bij een hoge substraatconcentratie kan het effect van een competitieve
remmer tenietgedaan worden
o Niet-competitief: binden op andere plaats dan substraat
Verandert dus conformatie van het enzym, waardoor bindingsenergie
wordt gemist
Vmax gaat omlaag (snijpunt ligt dus hoger), maar Km verandert niet
Een allostere remmer bindt bij voorkeur aan de T-vorm, terwijl een allostere activator met
name aan de R-vorm bindt.
Voorbeelden van allosterische regulatie van enzymen en andere eiwitten:
- Fosforylering = aan- en uitzetten met fosfaat
- GTP-bindende eiwitten als bel en schakelaar
- Motoreiwitten = beweging door vormverandering
Allostere regulering: snelle regulatie van de activiteit van enzymen.
HOORCOLLEGE 6
Km zegt iets over de affiniteit van het enzym voor het substraat. Laag = hoge affiniteit; hoog
= lage affiniteit.
,Alle celmembranen bestaan uit een lipiden-dubbellaag (bilaag) met daarin
membraaneiwitten.
Membranen bestaan uit:
- Lipiden (50%)
o Barrièrefunctie
o Flexibiliteit – ‘vloeibaarheid’
o Selectief doorlaten kleine apolaire en polaire (ongeladen) moleculen
- Membraaneiwitten (50%)
o Selectief doorlaten van kleine geladen en grote polaire moleculen:
transporteiwitten
o Overbrengen van informatie door middel van receptoren
Drie belangrijkste membraanlipiden:
- Fosfolipiden (hebben twee hydrofobe staarten van koolwaterstoffen en een hydrofiele
kop = amfipatisch)
- Cholesterol
- Glycolipiden
Een lipide-bilaag kan spontaan een blaasje/vesikel vormen (liposomen).
Lucht is apolair.
Fosfolipiden kunnen vrij bewegen in het vlak van hun eigen monolaag (laterale diffusie en
rotatie), maar springen nauwelijks over tussen de ene en de andere laag
(flip-flop/transversale diffusie).
Omdat de hydrofiele kop dan door het hydrofobe tussengedeelte moet, en dat kost
veel energie.
Onverzadiging van vetzuurstaarten = aantal dubbele bindingen. Hoe meer dubbele
bindingen, hoe meer knikken in de vetzuurstaart, hoe vloeibaarder het vet.
Cholesterol kan vloeibaarheid van membranen regelen door in de bilaag tussen de
lipideketens te gaan zitten. Cholesterol stabiliseert de plasmamembraan die minder vloeibaar
moet zijn dan de interne membranen.
Membraantoestand:
- Verzadigingsgraad (onverzadigd = vloeibaarder)
- Ketenlengte (korter = vloeibaarder)
- Cholesterol
HOORCOLLEGE 7
Functie van glycolipiden en glycoproteïnen:
- Cel-cel communicatie/interactie
- Herkenning/ankers voor eiwitten
- Stabiliseren/beschermen van het plasmamembraan
Membraaneiwitten hebben een hydrofoob domein met aminozuren met apolaire zijketens, of
hebben als anker een vetzuur covalent gebonden (lipidatie van eiwitten).
Integraal membraaneiwit: spant door het membraan heen.
Perifeer eiwit: aan membraan gebonden (zwakke, niet-covalente interacties).
Cytosolair eiwit: zit los in de cel.
De lipidenbilaag is impermeabel voor ionen en voor veel polaire moleculen. Hiervoor is
nodig: kanalen en transporters.
- Transporter eiwit ondergaat een conformatieverandering tijdens het transport (= zeer
specifiek; hebben een Km en een Vmax)
- Kanaal gaat alleen open en dicht in open toestand kunnen stoffen door de porie
diffunderen, vooral ionen: ionkanalen
Drie soorten transporten:
- Diffusie: geen eiwit bij betrokken
- Passief transport (= facilitated diffusion)
- Actief transport
, Bovenste twee gaan altijd van een hoge naar een lage concentratie. Actief moet ATP in
gestoken worden, of het transport wordt gekoppeld (antiport of symport): de energie die
vrijkomt bij van hoog naar laag, wordt gebruikt om van laag naar hoog te pompen.
Ongeveer 30% van de energie in een rustende cel gaat naar de Natrium-Kalium pomp.
3 Natrium naar buiten, 2 Kalium naar binnen.
De meeste symports en antiports werken dankzij de energie-vretende Natrium-Kalium pomp.
Aquaporines:
- Van groot belang voor het functioneren van de cel
- Eén mutatie kan bijvoorbeeld leiden tot een slechte terugresorptie van water uit de
voorurine, en dat leidt tot diabetes insipidus
HOORCOLLEGE 8
Het lichaam streeft naar de optimale situatie homeostase:
- Meten van actuele situatie door zintuigen
- Vergelijken van actuele waarden met normaalwaarden
- Activeren of remmen van de processen
Eerste prioriteit van het lichaam is om de glucoseconcentratie op peil te houden (komt
energie uit).
Drie stadia van signaaltransductie:
- Ontvangen: signaalmolecuul (primary messenger) bindt aan receptor
- Transductie: informatie wordt doorgegeven binnen de cel tussen de receptor en de
eiwitten die gereguleerd worden second messengers
- Respons: reactie
- Signaal uitzetten
Tussen ontvangen en transductie kan het signaal enorm worden versterkt.
Hormonen; vier chemische groepen:
- Hormonen gemaakt uit vetzuren
o Ontstekingsreacties
o Gladde spiercelcontractie
o Maagzuursecretie
- Hormonen gemaakt uit aminozuren
o Adrenaline/noradrenaline
- Eiwit/peptide hormonen
o Oxytocine
o ADH
o Groeihormoon
o Insuline
- Steroïde hormonen (gemaakt uit cholesterol)
o Testosteron
o Oestradiol
o Cortisol
Twee soorten receptoren:
- Intracellulaire receptoren
o Nucleaire receptoren: transcriptie factor-gekoppelde receptoren
Kunnen vrij over plasmamembraan
Binden aan een receptor
Zet een hele set genen aan, die een nieuw eiwit aanmaken: lang
traject dus
Gekoppeld aan steroïdhormonen
o Stikstofmonoxide receptor
- Membraanreceptoren
o Ionkanaal-gekoppelde receptoren
o G-protein-gekoppelde receptoren (gaan 7 keer door het membraan heen)
vetzuur- en aminozuur derived en eiwithormonen
