Moleculaire biologie – prof lint
H1: biomoleculen
Inleiding
AZ benoeming gebeurt via:
- Gebruik van cijfers → begint links of rechts, hoe verder je gaat hoe hoget het cijfer
o Meestal begin je zodat de hoofdketen het grootst is + de zijketens het
laagste nummer hebben
- Gebruik van letters → C met carboxyl & amide groep is de alfa, dan krijg je de beta,
delta, …
AZ wordt opgedeeld in groepen met gemeenschappelijke kenmerken, waarvan we moeten
kennen:
- De 3 & 1 letter benamingen
- Algemene pK (= dus rond de 2 bv)
- pK van de R-groepen
Functies van biomoleculen
de functionele of R groep van een biomolecule & de geografie of 3D vorm bepalen de functie van
het biomoleculen
- Vb is thalidomide, een geneesmiddel gebruikt tegen zwangerschapmisselijkheid → bij
foutieve draaiing wordt S-thalidomide gevormd dat kan leiden tot geboorte afwijkingen.
o Moeilijk te zien in 2D vorm!
De R-groep zorgt voor de indeling & functies van biomoleculen:
Non polaire AZ + alifatische R-groepen
- Glycine
o Het enige niet-assymetrische AZ
o Bezit geen / kleine zijketens:
▪ grotere conformationele flexibiliteit (= minder sferische hinder bij roteren)
▪ draagt weinig bij hydrofobe interacties
- Alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine
o Inerte & alifatische zijketen → neiging samen te clusteren in eiwitten, wat ze stabiliseert
o Non-polair en hydrofoob
o Hebben geen functionele groepen
▪ Drm wordt alanine soms gebruikt om specifieke AZ’s in een eiwit te vervangen om te testen hoe belangrijk
het oorspronkelijk AZ is voor een functie
AZ met aromatische R-groepen (= cyclisch)
- Fenylalanine
o Zeer hydrofoob & apolair
o Weinig reactief
, - Tyrosine
o Heeft een R-keten met een OH groep = Handig bij signaaltransducties, tyrosine absorbeert uv-
intermediar polair licht → gebruikt voor bestuderen van eiwitten
o Door OH groep:
▪ Deelname met waterstofbruggen - Spectrofotometer meet absorptie van licht door
▪ Belangrijke functionele groep in eiwitstaal → verg met standaardstalen geeft % aan
enzymen & eiwitten eiwit (= meer van het AZ – meer licht geabsorbeerd)
o Kan gefosfolyseerd worden = fosfaatgroep kan
er aan binden waardoor functie kan veranderen
- Tryptofaan
o Intermediar polair door N op indolring
o Zeldzaam
AZ met polaire, ongeladen R-groepen
- Cysteïne
o De sulfhydryl R-groep verleent zijn polariteit
o AZ ioniseert op licht alkalische pH
o Door oxidatie kan het een disulfide vormen (= cystine), kan in
eiwitten disulfidebruggen vormen dat voor stabiliteit, opvouwing,
… leidt
o Cysteine vaak als belangrijke groep in katalystisch centrum van een enzyme → kan H afgeven waardoor het kan
binden met de substraat
- Serine en threonine
o Polariteit door OH groepen (= dezelfde voordelen: gefosfolyseerd & H-bruggen)
- Asparagine en glutamine
o Amiden voor de zuren (= NH2)
o Relatief polair
o Kunnen H+ doneren of opvangen
AZ met niet-polaire geladen R groepen
- Proline
o Cyclische structuur = matig polair
o Amino groep wordt in rigide conformatie gehouden:
▪ Reduceert flexibiliteit
▪ Vormt geen NH2 door binding met alifatische zijketen = niet deelnemen aan H-bruggen
o Bevordert door structuur vorming van een knik / bocht in peptideketen:
▪ Door bochten is er variatie aan polypeptides en dus functies
▪ 2 AZ met een peptidebinding kunnen in cis of trans – configuratie
komen door bochten. Vaak is trans gunstiger omdat de R groepen zo
ver mogelijk staan (= minder sferische hinder). MAAR bij proline komt
het in de cis – config verder van de R groepen toe = gunstiger
AZ met positief geladen R-groepen
- Arginine en lysine
o Lysine heeft 2de primaire aminogroep
o Arginine heeft + geladen guanidongroep
o Beide pKa van 10 = sterk + geladen
o Histidine
, o Imidazol R-groep = veelzijdige zijketen, kan elektrofiel, nucleofiel, …
zijn
o Enige met ioniseerbare zijketen dat in pKa 7 voorkomt → bij normale
pH komt dus 50/50 geladen of ongeladen voor
o Niet-geladen vorm heeft een N-atoom dat elektrofiel is = donor voor H-
bruggen
o Andere N-atoom zonder H een nucleofiel = effectieve katalysator voor bij enzymen
AZ met negatief geladen R-groepen
- Aspariginezuur & glutaminezuur
o Carboxylgroepen → pKa van 3,65 & 4,25
o Volledig geioniseerd bij pH 7 en dus polair
o Sterke negatieve lading = metalen & kationen binden
,Basiseigenschappen vd verschillende suikers
Wat is de structuur & rol van enkele mono- disachariden
Kunnen herkennen in welke grote groep suikers zitten, en de
afgeleiden van die groepen!!
Kunnen ontstaan door reductie van de carbonylgroepen van
aldosen en ketosen
- Zorgen voor vorming van alditols = lineaire moleculen die
niet kunnen cycliseren
Suikeralcohols Hoog sorbitolgehalte in het oog is betrokken bij ontstaan van
cataract bij diabetes → hoge glucose % activeren aldose pathway
(= glucose → sorbitol). Sorbitol stapelt op in oog en trekt door
osmose water aan tot ontstaan cataract
Deoxysuikers Suikers waarbij 1 of meer hydroxylgroepen vervangen werden door
een H-atoom
Suikeresters Bevatten fosfaatesters (of andere?), belangrijk bij bv fructose en
glucose voor metabole activiteit
Bevatten een aminogroep (ipv hydroxylgroep) op de C-2 positie,
vaak gevonden in polysachariden
Aminosuikers Aminogroepen kunnen geacetyleerd worden
- Vb is D-glucosamine → N-acetylglucosamine
Muraminezuur & neuraminezuur zijn componenten van
polysachariden in de celmembranen → opzoeken als belangrijk, in
boek
,Wat is de structuur en de rol van enkele fysiologische belangrijke polysachariden?
Inleiding
- Polysachariden zijn suikerpolymeren, kunnen verschillen que bestanddelen, type bindingen, lengte, …
- Homopolysachariden = bevatten slechts 1 monomeer → heteropolysachariden bevatten meer
- Polysachariden hebben GEEN vastgelegd moleculair gewicht, komt doordat het geen matrijs voor translatie bevat maar
afh is vd enzymen die gaan katalyseren
Structuur en rol van glycogeen, zetmeel, cellulose & peptidoglycans
o = vertakt homopolyscharide, bestaande uit glycose eenheden
o 3D vorm vooral een gevouwde spiraal
o Bevat 2 soorten glucosepolymeren:
▪ Amylose bestaat uit lange onvertake ketens van
glucosemoleculen, verbonden door a1 – 4
▪ Amylopectine bestaat uit vertakte (om de 25 residus)
glucosemoleculen ketens, a1 – 6
- Glycogeen
o Belangrijkste opslagpolysacharide van dierelijke cellen
o Polymeer zoals zetmeel, alleen veel meer vertakt
o Glycogeen speciale structuur:
▪ In realiteit is glycogeen meer gestructureerd zoals foto
▪ Elke tak is kort met eigen vertakkingen → makkelijk voor enzymen om op de
uiteindes te inwerken & degraderen
▪ G in foto staat voor glycogenine = klein eiwitje, staat in voor herkenning door de
eiwitten
- Cellulose
o = lineaire, onvertake molecule bestaande uit glucose eenheden (gebonden door B1 – 4)
o Lineaire structuur heeft gevolgen tot de eigenschappen van cellulose:
▪ Zorgt voor vrije rotatie
▪ Stabielste structuur wanneer units 180° gedraaid zijn tov hun buren
▪ De vele zijketens die uitsteken zorgt voor grote mogelijkheid tot H-
bruggen = sterkte
o Meeste dieren kunnen geen B1 – 4 bindinge afbreken, termieten & herkauwers
wel door symbiotische bacteriën
o Chitine is de hoofdcomponent van harde exoskeletten & is onverteerbaar
▪ Komt doordat de polymeren die op hetzelfde vlak liggen, parallel liggen en
door de zijketens vele H-bruggen kunnen vormen. Tenslotte zijn er meerdere
vlakken die OOK nog eens gebonden zijn
- Peptidoglycans
o Vormen een rigide component vd bacteriële celwand → lineaire polymeren liggen zij aan zij in celwand,
verbonden met elkaar door kleinere AZ = peptide-crosslinks
▪ Beschermt ook tegen osmose
o Heteropolymeer, B1 – 4 gebonden met N-acetylglucosamine & N-
acetylmuraminezuur
o Enzym lysozyme doodt bacteriën door hydrolyse van de B1 – 4 bindingen
▪ Aanwezig in tranen = belangrijke verdediging
o Penicilline en andere verwante antibiotica doden bacteriën door remmen vd
synthese van deze peptide-crosslinks → verlies sterkte
,Wat zijn glycosaminoglycans?
= Familie van polymeren opgebouwd uit herhalende disacharide-subunits. Een van de
2 is altijd N-acetylglucosamine of N-acetylgalactosamine, de ander meestal een -
uronzuur
- Soms wordt een vd hydroxyls veresterd met een sulfaat → zorgt voor hoge
densiteit van negatieve ladingen (KENMERKEND!). Om afstotingen te vermijden
nemen de polymeren een lineaire structuur aan
- Belangrijk bij extracellulaire matrixxen
- Specifiek patroon van gesulfateerde en niet – “ zorgt voor herkenning van
proteineliganden die gaan binden
- Kunnen covalent binden met extracellulaire proteïnen → proteoglycans
Voorbeelden
- Hyalonzuur
o Heeft glasachtige uitzicht
o Werkt als glijmiddel bij gewrichten, geeft aan oogbal gelachtige consistentie, belangrijke component bij
extracellulaire matrixen (= rol bij spankracht)
o Hyaluronidase kan de glycosidische bindingen van hyalonzuur opsplitsen → meer poreus → belangrijk bij
zaadcellen om in eicel te komen
- Chondroitinesulfaat = draagt bij spansterkte van kraakbeen, pezen, …
- Dermatansulfaat = plooibaarheid vd huid, bloedvaten, …
- Keratansulfaten = komen voor in nagels, kraakbeen, … zorgen voor stevigheid
- Heparine
o natuurlijk anticoagulans, remt stolling
o Heeft hoogste negatieve ladingsdensiteit
o Gezuiverd heparine toegevoegd aan bloedstalen voor analyse bij bloed transfusie
Wat zijn glycoconjugaten?
= verbindingen bestaande uit suikerpolymeren & eiwitten, lipiden of andere proteïnen. Men onderscheidt proteoglycans,
glycoproteinen en glycolipiden
proteoglycans
- = macromoleculen die in het plasmamembraan of ECM zitten, waar GAG moleculen (=
koolhydraten / suikerketens) gekoppeld zijn aan het membraaneiwit
- Basiseenheid bestaat uit een “core-protein” met daaraan vastgehechte GAG’s
o Meestal een serine gebonden met een trisacharidebrug
o GAG’s zijn dominerende deel = bepaalt vooral biologische activiteit → vaak voorzien van
bindingsplaatsen voor andere eiwitten
- Belangrijke eenheid van bindweefsel (vb kraakbeen), gaan non-covalente bindingen aan met andere
proteoglycans voor sterkte & rekbaarheid
- Sommige proteoglycans kunnen aggregaten vormen = aggrecans
o Enorme complexen van meerdere core-proteinen, gebonden aan 1 molecule hyalonzuur
o Binden aan collageen van kraakbaan, rol bij spankracht
,Extra: extracellulaire matrix of ECM. Foto toont ruw idee van wat ECM allemaal inhoudt, bevat een
jungle van nyalen (= kunnen vanalles zijn zoals collageen, proteoglycans, …). De gele dikke strepen
zijn moleculen van fibronectine → intagrergen met transmembraan eiwitten voor samenstelling ECM
(= afh van weefsel dus)
Verplaatsing van cellen (ECM hier dan) gebeurt via integrenes, zijn de receptoren van de cellen die
gaan intagreregn met fibronectine & cytokinesan dat de cel signaal geven.
Glycoproteinen
- = koolhydraatrijke eiwitten, de koolhydraatgedeeltes zijn kleiner & diverser dan bij GAG’s van proteoglycans
- Vooral aan te treffen bij functionele eiwitten zoals transpor, smeer, antistoffen, …
- Structuur
o Koolhydraatgedeelte verbonden door:
▪ glycosidische binding met de – OH van Ser of Thr = O-linked
glycoproteins
▪ N-glycosidische bindin met amidestikstof van Asn = N-linked
glycoproteins
o Bevat vertake suikers (= KENMERKEND)
o Complexer qua samenstellingen
- Wat is de rol vd suikertakken in glycoproteinen
o Modulatie van fysicochemische eigenschappen zoals oplosbaarheid, lading, …
o Bescherming tegen proteolyse
o Beinvloeden van proteolytische processing van eiwitten tot kleinere eenheden
o Betrokken in biologische, embryonale & differentiatie activiteiten
▪ Invloed op plaats van metastering van tumorcellen → glycoprot zorgen voor affiniteit tov weefsel & dus
plek waar ze gaan hechten
o Beinvloeden intracelulaire “reisascpecten “ (= sortering, secretie, insertie v eiwitten)
Glycolipiden
- = lipiden bevatten cobalent gebonden oligosacharidegroepen, voorbeelden zijn de gangliosiden & lipopolysachariden
- Gangliosiden
o Zijn membraanlipiden van eukaryote cellen
o Polaire kop vh lipide vormt een complex met siaalzuur & andere
monsacharideresidus
o Vb: bloedgroep antigenen A,B en O
▪ Lipide zorgt voor inbouw in membraan, suiker gedeelte steekt dan uit
▪ O kan aan ied geven → heeft geen extra gen zoals Galactose (B) of N-
acetylgalactosamine (A)
- Lipopolysachariden
o Membraanlipiden, bevatten lange lipide staarten voor inbouw in membranen
o NIET aangemaakt door ons lichaam, maar door bacteriën → vaak primaire doelwitten vd
antistoffen in ons lichaam
▪ Bacteriën onderscheidt in welke antistof ze activeren = serotypes
▪ Sommige zijn toxisch → bloeddrukdaling → toxic shock syndrome
,Oligosacharide-lectine interacties
- Oligosachariden kunnen intagregen met lectines (= eiwit met grote affiniteit voor suiker)
- Gebruikt door zowel bacteriën als eigen-cellen (T-lymfocyten)
o Bacteriën hebben lectines die adhesie vd bacterie aan de cel OF intrede van hun toxine
mogelijk maken
o T-lymfocyten gebruiken het voor transport & binding. De T-cel wordt eerst vertraagd door
binding met glycoprotein met affiniteit aan P-selectines (= rolling), dan volgt een 2de
interactie met een 2de glycoprotein voor adhesie & extravasatie
o Ook virussen kunnen hechten aan cel via hemagluttine (HA) lectine
Basiseigenschappen van de verschillende vetten
Overzichtschema van soorten lipiden
Hoofdinfo dat je moet weten is de 3 grote hoofdklassen (= gesatuureerde, verzadigd, ongesatureerd & vertake / cyclisch), de kleine
namen (capric, lauric, …) en verband tussen smeltpunt en lengte kennen.
- Verzadigd eindigt vaak met -IC of -INE → onverzadigd vaak met -leic, -lenic
Structuur en rol van de vetzuren
- Structuur
o Lange koolwaterstofketen met terminale carboxylgroep
o Verzadigd bevatten GEEN dubbele C = C bindingen, onverzadigde vetzuren WEL
o Smeltpunt bepaalt door lengte & graad van verzadeging
▪ Verzadigde vetzuren → lineaire structuur = efficiënte ‘packing’
▪ Hoe meer dubbele bindingen, hoe minder efficiënt. Hoe langer het vetzuur hoe sterke de interacties &
efficiënter
- Rol
o Vetzuren zijn belangrijke metabole brandstof & voor membranen
o Onverzadigde vetzuren zijn gezonder → verhogen cholesterol gehalte niet
o Eiwitten kunnen gemodoficeerd worden door toevoeging vetzuurstraat
o Vetzuurderivaten als hormonen of ‘second messengers’
Structuur en rol van triglyceriden
- Structuur
, o Bestaan uit 3 vetzuren verbonden in een esterbinding met glycerol. Kunnen 3 dezelfde of
verschillende vetzuren zijn
o Non-plair, hydrofoob en onoplosbaar
- Rol
o In meeste eukerayoten cellen als opslagplaats voor metale brandstof
o Zelf ook opgeslagen voor energie & biosynthetische precursors
▪ Koolstofatomen zijn veel meer gereduceerd → levert meer energie
▪ Zijn niet-gehrydateerd (= dragen geen water mee) →kan je in grotere kilo’s opgeslagen
worden & blijven langer goed
o Isolatie tegen lage temp
▪ Walvissen hebben dikke vetlaag voor isolatie & meer buoyancy → triglycerides hebben lager soortelijk
gewicht dan water
o Triglyceriden met onverzadigde vetzuren gaan minder efficiënt ‘gepacked’ zijn en zijn daarom gezonder
Glycerofosfolipiden
- Structuur
o 2 vetzuren verbonden met esterbinding aan glycerol (C 1’ en 2’); een sterk
polaire / geladen groep = kopgroep (C 3’) en fosfaat
▪ Kopgroep vaak een alcohol, indien niet = fosfatidinezuur
- Rol
o Kunnen de klassieke lipidedubbellaag vormen
o Kan een ‘second messenger’ vormen = phosphatidyinositol
o Verdeling vd verschillende sorten glycerofosfolipiden verschilt per orgaan,
weefsel, cel, …
Sfingolipiden
- Structuur
o Net zoals fosfolipiden = polaire kopgroep & 2 non-polaire staarten MAAR
bevatten sfingosine
▪ Kan mono / oligosachariden bevatten of fosfaat + choline =
sfingomyelines
▪ Als geen polaire kopgroep, alleen een H = ceramide
▪ 3 grote soorten zonder fosfaat:
• Cerebroside = spingolipide met 1 sacharide
• Globosiden = sphingolipide met 2 – 4 sachariden
• Ganglioside = complexer met meerdere sacharide takken
- Rol
o Vooral in neuronen als herkennings – of bindingsplaats voor andere
moleculen
o Koolhydraatonderdelen kunnen bloedgroep bepalen
o Lage % aan gangliociden veroorzaken differentiatie van neurale tumorcellen
o Belangrijk bij ‘lipid rafts’:
▪ Lokale gebieden in plasmamembraan waar lipidensamenstelling anders is dan omgeving
▪ Voorkomen van specifieke lipiden → maken aanhechting bepaalde signaaltransductie-eiwitten mogelijk =
specifiek microdomein
Sterols
, - Structuur
o Karakteristiek is een steroidekern bestaande uit 4 gefusioneerde ringen
▪ Steroidekern is relatief rigide
▪ Vaak amfibatisch karakter (= hydrofoob & hydrofiele stukken)
- Rol
o Vooral in membranen, best vb is cholesterol
o Dienen soms ook als precursoren voor synthese van moleculen:
▪ Steroidehormone = krachtige signaalmoleculen voor genexpressie
▪ Galzouten = detergenten in darmen
Fosfatidylinositols
- Zijn gefosfolyseerde deviraten en werken op verschillende niveaus om de werking vd cel te regelen
- Fosfatidylinositol – 4,5 – bifosfaat:
o Dient als bindingplaats of anker voor proteïnen
o Reservoir voor de productie van ‘second messenger’ moleculen, worden geproduceerd wanneer extracellulaire
factoren binden aan hun receptor
o Vb: G proteïnen binden met GTP → fosfolipase C geactiveerd
▪ Hydrolyseert fosfatidylinositol – 4,5 – bifosfaat en vormt IP3 + diaglycerol
▪ IP3 laat Ca2+ vrij en samen met diaglycerol aciveert het protein kinase C
▪ Kinase C gaat dan fosfaten inbouwen op welbepaalse plaatsen &
eiwitten
o … bifosfaat kan worden gefosforyleerd tot P13-Kinase → kinase = fosfaat
inbouwen
▪ PI 4,5 P2 omgezet → activeert kinase PDK ½ → activeert AKT / KPB
▪ AKT / KPB fosfoliseert belangrijke aptosisinducernde eiwitten →
belangrijk voor overleving cel
Eicosanoïden
- = paracriene hormonen, werken enkel op cellen nabij hun plaats
- Als je van een fosfolipide het vetzuur afknipt kan dat gaan plooien = eicosanoid
- Belangrijk rol bij inflammatie:
o Cyclo oxygenase zorgt voor omzetting arachidonzuur →
prostaglandinen & thromboxanen
o Eicosanoiden spelen een rol bij het op gang brengen van
ontstekingen
o NSAID = non-steroidal anti-inflammatory drug = remt dit proces
H2 : bioenergetica
Inleiding
H1: biomoleculen
Inleiding
AZ benoeming gebeurt via:
- Gebruik van cijfers → begint links of rechts, hoe verder je gaat hoe hoget het cijfer
o Meestal begin je zodat de hoofdketen het grootst is + de zijketens het
laagste nummer hebben
- Gebruik van letters → C met carboxyl & amide groep is de alfa, dan krijg je de beta,
delta, …
AZ wordt opgedeeld in groepen met gemeenschappelijke kenmerken, waarvan we moeten
kennen:
- De 3 & 1 letter benamingen
- Algemene pK (= dus rond de 2 bv)
- pK van de R-groepen
Functies van biomoleculen
de functionele of R groep van een biomolecule & de geografie of 3D vorm bepalen de functie van
het biomoleculen
- Vb is thalidomide, een geneesmiddel gebruikt tegen zwangerschapmisselijkheid → bij
foutieve draaiing wordt S-thalidomide gevormd dat kan leiden tot geboorte afwijkingen.
o Moeilijk te zien in 2D vorm!
De R-groep zorgt voor de indeling & functies van biomoleculen:
Non polaire AZ + alifatische R-groepen
- Glycine
o Het enige niet-assymetrische AZ
o Bezit geen / kleine zijketens:
▪ grotere conformationele flexibiliteit (= minder sferische hinder bij roteren)
▪ draagt weinig bij hydrofobe interacties
- Alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine
o Inerte & alifatische zijketen → neiging samen te clusteren in eiwitten, wat ze stabiliseert
o Non-polair en hydrofoob
o Hebben geen functionele groepen
▪ Drm wordt alanine soms gebruikt om specifieke AZ’s in een eiwit te vervangen om te testen hoe belangrijk
het oorspronkelijk AZ is voor een functie
AZ met aromatische R-groepen (= cyclisch)
- Fenylalanine
o Zeer hydrofoob & apolair
o Weinig reactief
, - Tyrosine
o Heeft een R-keten met een OH groep = Handig bij signaaltransducties, tyrosine absorbeert uv-
intermediar polair licht → gebruikt voor bestuderen van eiwitten
o Door OH groep:
▪ Deelname met waterstofbruggen - Spectrofotometer meet absorptie van licht door
▪ Belangrijke functionele groep in eiwitstaal → verg met standaardstalen geeft % aan
enzymen & eiwitten eiwit (= meer van het AZ – meer licht geabsorbeerd)
o Kan gefosfolyseerd worden = fosfaatgroep kan
er aan binden waardoor functie kan veranderen
- Tryptofaan
o Intermediar polair door N op indolring
o Zeldzaam
AZ met polaire, ongeladen R-groepen
- Cysteïne
o De sulfhydryl R-groep verleent zijn polariteit
o AZ ioniseert op licht alkalische pH
o Door oxidatie kan het een disulfide vormen (= cystine), kan in
eiwitten disulfidebruggen vormen dat voor stabiliteit, opvouwing,
… leidt
o Cysteine vaak als belangrijke groep in katalystisch centrum van een enzyme → kan H afgeven waardoor het kan
binden met de substraat
- Serine en threonine
o Polariteit door OH groepen (= dezelfde voordelen: gefosfolyseerd & H-bruggen)
- Asparagine en glutamine
o Amiden voor de zuren (= NH2)
o Relatief polair
o Kunnen H+ doneren of opvangen
AZ met niet-polaire geladen R groepen
- Proline
o Cyclische structuur = matig polair
o Amino groep wordt in rigide conformatie gehouden:
▪ Reduceert flexibiliteit
▪ Vormt geen NH2 door binding met alifatische zijketen = niet deelnemen aan H-bruggen
o Bevordert door structuur vorming van een knik / bocht in peptideketen:
▪ Door bochten is er variatie aan polypeptides en dus functies
▪ 2 AZ met een peptidebinding kunnen in cis of trans – configuratie
komen door bochten. Vaak is trans gunstiger omdat de R groepen zo
ver mogelijk staan (= minder sferische hinder). MAAR bij proline komt
het in de cis – config verder van de R groepen toe = gunstiger
AZ met positief geladen R-groepen
- Arginine en lysine
o Lysine heeft 2de primaire aminogroep
o Arginine heeft + geladen guanidongroep
o Beide pKa van 10 = sterk + geladen
o Histidine
, o Imidazol R-groep = veelzijdige zijketen, kan elektrofiel, nucleofiel, …
zijn
o Enige met ioniseerbare zijketen dat in pKa 7 voorkomt → bij normale
pH komt dus 50/50 geladen of ongeladen voor
o Niet-geladen vorm heeft een N-atoom dat elektrofiel is = donor voor H-
bruggen
o Andere N-atoom zonder H een nucleofiel = effectieve katalysator voor bij enzymen
AZ met negatief geladen R-groepen
- Aspariginezuur & glutaminezuur
o Carboxylgroepen → pKa van 3,65 & 4,25
o Volledig geioniseerd bij pH 7 en dus polair
o Sterke negatieve lading = metalen & kationen binden
,Basiseigenschappen vd verschillende suikers
Wat is de structuur & rol van enkele mono- disachariden
Kunnen herkennen in welke grote groep suikers zitten, en de
afgeleiden van die groepen!!
Kunnen ontstaan door reductie van de carbonylgroepen van
aldosen en ketosen
- Zorgen voor vorming van alditols = lineaire moleculen die
niet kunnen cycliseren
Suikeralcohols Hoog sorbitolgehalte in het oog is betrokken bij ontstaan van
cataract bij diabetes → hoge glucose % activeren aldose pathway
(= glucose → sorbitol). Sorbitol stapelt op in oog en trekt door
osmose water aan tot ontstaan cataract
Deoxysuikers Suikers waarbij 1 of meer hydroxylgroepen vervangen werden door
een H-atoom
Suikeresters Bevatten fosfaatesters (of andere?), belangrijk bij bv fructose en
glucose voor metabole activiteit
Bevatten een aminogroep (ipv hydroxylgroep) op de C-2 positie,
vaak gevonden in polysachariden
Aminosuikers Aminogroepen kunnen geacetyleerd worden
- Vb is D-glucosamine → N-acetylglucosamine
Muraminezuur & neuraminezuur zijn componenten van
polysachariden in de celmembranen → opzoeken als belangrijk, in
boek
,Wat is de structuur en de rol van enkele fysiologische belangrijke polysachariden?
Inleiding
- Polysachariden zijn suikerpolymeren, kunnen verschillen que bestanddelen, type bindingen, lengte, …
- Homopolysachariden = bevatten slechts 1 monomeer → heteropolysachariden bevatten meer
- Polysachariden hebben GEEN vastgelegd moleculair gewicht, komt doordat het geen matrijs voor translatie bevat maar
afh is vd enzymen die gaan katalyseren
Structuur en rol van glycogeen, zetmeel, cellulose & peptidoglycans
o = vertakt homopolyscharide, bestaande uit glycose eenheden
o 3D vorm vooral een gevouwde spiraal
o Bevat 2 soorten glucosepolymeren:
▪ Amylose bestaat uit lange onvertake ketens van
glucosemoleculen, verbonden door a1 – 4
▪ Amylopectine bestaat uit vertakte (om de 25 residus)
glucosemoleculen ketens, a1 – 6
- Glycogeen
o Belangrijkste opslagpolysacharide van dierelijke cellen
o Polymeer zoals zetmeel, alleen veel meer vertakt
o Glycogeen speciale structuur:
▪ In realiteit is glycogeen meer gestructureerd zoals foto
▪ Elke tak is kort met eigen vertakkingen → makkelijk voor enzymen om op de
uiteindes te inwerken & degraderen
▪ G in foto staat voor glycogenine = klein eiwitje, staat in voor herkenning door de
eiwitten
- Cellulose
o = lineaire, onvertake molecule bestaande uit glucose eenheden (gebonden door B1 – 4)
o Lineaire structuur heeft gevolgen tot de eigenschappen van cellulose:
▪ Zorgt voor vrije rotatie
▪ Stabielste structuur wanneer units 180° gedraaid zijn tov hun buren
▪ De vele zijketens die uitsteken zorgt voor grote mogelijkheid tot H-
bruggen = sterkte
o Meeste dieren kunnen geen B1 – 4 bindinge afbreken, termieten & herkauwers
wel door symbiotische bacteriën
o Chitine is de hoofdcomponent van harde exoskeletten & is onverteerbaar
▪ Komt doordat de polymeren die op hetzelfde vlak liggen, parallel liggen en
door de zijketens vele H-bruggen kunnen vormen. Tenslotte zijn er meerdere
vlakken die OOK nog eens gebonden zijn
- Peptidoglycans
o Vormen een rigide component vd bacteriële celwand → lineaire polymeren liggen zij aan zij in celwand,
verbonden met elkaar door kleinere AZ = peptide-crosslinks
▪ Beschermt ook tegen osmose
o Heteropolymeer, B1 – 4 gebonden met N-acetylglucosamine & N-
acetylmuraminezuur
o Enzym lysozyme doodt bacteriën door hydrolyse van de B1 – 4 bindingen
▪ Aanwezig in tranen = belangrijke verdediging
o Penicilline en andere verwante antibiotica doden bacteriën door remmen vd
synthese van deze peptide-crosslinks → verlies sterkte
,Wat zijn glycosaminoglycans?
= Familie van polymeren opgebouwd uit herhalende disacharide-subunits. Een van de
2 is altijd N-acetylglucosamine of N-acetylgalactosamine, de ander meestal een -
uronzuur
- Soms wordt een vd hydroxyls veresterd met een sulfaat → zorgt voor hoge
densiteit van negatieve ladingen (KENMERKEND!). Om afstotingen te vermijden
nemen de polymeren een lineaire structuur aan
- Belangrijk bij extracellulaire matrixxen
- Specifiek patroon van gesulfateerde en niet – “ zorgt voor herkenning van
proteineliganden die gaan binden
- Kunnen covalent binden met extracellulaire proteïnen → proteoglycans
Voorbeelden
- Hyalonzuur
o Heeft glasachtige uitzicht
o Werkt als glijmiddel bij gewrichten, geeft aan oogbal gelachtige consistentie, belangrijke component bij
extracellulaire matrixen (= rol bij spankracht)
o Hyaluronidase kan de glycosidische bindingen van hyalonzuur opsplitsen → meer poreus → belangrijk bij
zaadcellen om in eicel te komen
- Chondroitinesulfaat = draagt bij spansterkte van kraakbeen, pezen, …
- Dermatansulfaat = plooibaarheid vd huid, bloedvaten, …
- Keratansulfaten = komen voor in nagels, kraakbeen, … zorgen voor stevigheid
- Heparine
o natuurlijk anticoagulans, remt stolling
o Heeft hoogste negatieve ladingsdensiteit
o Gezuiverd heparine toegevoegd aan bloedstalen voor analyse bij bloed transfusie
Wat zijn glycoconjugaten?
= verbindingen bestaande uit suikerpolymeren & eiwitten, lipiden of andere proteïnen. Men onderscheidt proteoglycans,
glycoproteinen en glycolipiden
proteoglycans
- = macromoleculen die in het plasmamembraan of ECM zitten, waar GAG moleculen (=
koolhydraten / suikerketens) gekoppeld zijn aan het membraaneiwit
- Basiseenheid bestaat uit een “core-protein” met daaraan vastgehechte GAG’s
o Meestal een serine gebonden met een trisacharidebrug
o GAG’s zijn dominerende deel = bepaalt vooral biologische activiteit → vaak voorzien van
bindingsplaatsen voor andere eiwitten
- Belangrijke eenheid van bindweefsel (vb kraakbeen), gaan non-covalente bindingen aan met andere
proteoglycans voor sterkte & rekbaarheid
- Sommige proteoglycans kunnen aggregaten vormen = aggrecans
o Enorme complexen van meerdere core-proteinen, gebonden aan 1 molecule hyalonzuur
o Binden aan collageen van kraakbaan, rol bij spankracht
,Extra: extracellulaire matrix of ECM. Foto toont ruw idee van wat ECM allemaal inhoudt, bevat een
jungle van nyalen (= kunnen vanalles zijn zoals collageen, proteoglycans, …). De gele dikke strepen
zijn moleculen van fibronectine → intagrergen met transmembraan eiwitten voor samenstelling ECM
(= afh van weefsel dus)
Verplaatsing van cellen (ECM hier dan) gebeurt via integrenes, zijn de receptoren van de cellen die
gaan intagreregn met fibronectine & cytokinesan dat de cel signaal geven.
Glycoproteinen
- = koolhydraatrijke eiwitten, de koolhydraatgedeeltes zijn kleiner & diverser dan bij GAG’s van proteoglycans
- Vooral aan te treffen bij functionele eiwitten zoals transpor, smeer, antistoffen, …
- Structuur
o Koolhydraatgedeelte verbonden door:
▪ glycosidische binding met de – OH van Ser of Thr = O-linked
glycoproteins
▪ N-glycosidische bindin met amidestikstof van Asn = N-linked
glycoproteins
o Bevat vertake suikers (= KENMERKEND)
o Complexer qua samenstellingen
- Wat is de rol vd suikertakken in glycoproteinen
o Modulatie van fysicochemische eigenschappen zoals oplosbaarheid, lading, …
o Bescherming tegen proteolyse
o Beinvloeden van proteolytische processing van eiwitten tot kleinere eenheden
o Betrokken in biologische, embryonale & differentiatie activiteiten
▪ Invloed op plaats van metastering van tumorcellen → glycoprot zorgen voor affiniteit tov weefsel & dus
plek waar ze gaan hechten
o Beinvloeden intracelulaire “reisascpecten “ (= sortering, secretie, insertie v eiwitten)
Glycolipiden
- = lipiden bevatten cobalent gebonden oligosacharidegroepen, voorbeelden zijn de gangliosiden & lipopolysachariden
- Gangliosiden
o Zijn membraanlipiden van eukaryote cellen
o Polaire kop vh lipide vormt een complex met siaalzuur & andere
monsacharideresidus
o Vb: bloedgroep antigenen A,B en O
▪ Lipide zorgt voor inbouw in membraan, suiker gedeelte steekt dan uit
▪ O kan aan ied geven → heeft geen extra gen zoals Galactose (B) of N-
acetylgalactosamine (A)
- Lipopolysachariden
o Membraanlipiden, bevatten lange lipide staarten voor inbouw in membranen
o NIET aangemaakt door ons lichaam, maar door bacteriën → vaak primaire doelwitten vd
antistoffen in ons lichaam
▪ Bacteriën onderscheidt in welke antistof ze activeren = serotypes
▪ Sommige zijn toxisch → bloeddrukdaling → toxic shock syndrome
,Oligosacharide-lectine interacties
- Oligosachariden kunnen intagregen met lectines (= eiwit met grote affiniteit voor suiker)
- Gebruikt door zowel bacteriën als eigen-cellen (T-lymfocyten)
o Bacteriën hebben lectines die adhesie vd bacterie aan de cel OF intrede van hun toxine
mogelijk maken
o T-lymfocyten gebruiken het voor transport & binding. De T-cel wordt eerst vertraagd door
binding met glycoprotein met affiniteit aan P-selectines (= rolling), dan volgt een 2de
interactie met een 2de glycoprotein voor adhesie & extravasatie
o Ook virussen kunnen hechten aan cel via hemagluttine (HA) lectine
Basiseigenschappen van de verschillende vetten
Overzichtschema van soorten lipiden
Hoofdinfo dat je moet weten is de 3 grote hoofdklassen (= gesatuureerde, verzadigd, ongesatureerd & vertake / cyclisch), de kleine
namen (capric, lauric, …) en verband tussen smeltpunt en lengte kennen.
- Verzadigd eindigt vaak met -IC of -INE → onverzadigd vaak met -leic, -lenic
Structuur en rol van de vetzuren
- Structuur
o Lange koolwaterstofketen met terminale carboxylgroep
o Verzadigd bevatten GEEN dubbele C = C bindingen, onverzadigde vetzuren WEL
o Smeltpunt bepaalt door lengte & graad van verzadeging
▪ Verzadigde vetzuren → lineaire structuur = efficiënte ‘packing’
▪ Hoe meer dubbele bindingen, hoe minder efficiënt. Hoe langer het vetzuur hoe sterke de interacties &
efficiënter
- Rol
o Vetzuren zijn belangrijke metabole brandstof & voor membranen
o Onverzadigde vetzuren zijn gezonder → verhogen cholesterol gehalte niet
o Eiwitten kunnen gemodoficeerd worden door toevoeging vetzuurstraat
o Vetzuurderivaten als hormonen of ‘second messengers’
Structuur en rol van triglyceriden
- Structuur
, o Bestaan uit 3 vetzuren verbonden in een esterbinding met glycerol. Kunnen 3 dezelfde of
verschillende vetzuren zijn
o Non-plair, hydrofoob en onoplosbaar
- Rol
o In meeste eukerayoten cellen als opslagplaats voor metale brandstof
o Zelf ook opgeslagen voor energie & biosynthetische precursors
▪ Koolstofatomen zijn veel meer gereduceerd → levert meer energie
▪ Zijn niet-gehrydateerd (= dragen geen water mee) →kan je in grotere kilo’s opgeslagen
worden & blijven langer goed
o Isolatie tegen lage temp
▪ Walvissen hebben dikke vetlaag voor isolatie & meer buoyancy → triglycerides hebben lager soortelijk
gewicht dan water
o Triglyceriden met onverzadigde vetzuren gaan minder efficiënt ‘gepacked’ zijn en zijn daarom gezonder
Glycerofosfolipiden
- Structuur
o 2 vetzuren verbonden met esterbinding aan glycerol (C 1’ en 2’); een sterk
polaire / geladen groep = kopgroep (C 3’) en fosfaat
▪ Kopgroep vaak een alcohol, indien niet = fosfatidinezuur
- Rol
o Kunnen de klassieke lipidedubbellaag vormen
o Kan een ‘second messenger’ vormen = phosphatidyinositol
o Verdeling vd verschillende sorten glycerofosfolipiden verschilt per orgaan,
weefsel, cel, …
Sfingolipiden
- Structuur
o Net zoals fosfolipiden = polaire kopgroep & 2 non-polaire staarten MAAR
bevatten sfingosine
▪ Kan mono / oligosachariden bevatten of fosfaat + choline =
sfingomyelines
▪ Als geen polaire kopgroep, alleen een H = ceramide
▪ 3 grote soorten zonder fosfaat:
• Cerebroside = spingolipide met 1 sacharide
• Globosiden = sphingolipide met 2 – 4 sachariden
• Ganglioside = complexer met meerdere sacharide takken
- Rol
o Vooral in neuronen als herkennings – of bindingsplaats voor andere
moleculen
o Koolhydraatonderdelen kunnen bloedgroep bepalen
o Lage % aan gangliociden veroorzaken differentiatie van neurale tumorcellen
o Belangrijk bij ‘lipid rafts’:
▪ Lokale gebieden in plasmamembraan waar lipidensamenstelling anders is dan omgeving
▪ Voorkomen van specifieke lipiden → maken aanhechting bepaalde signaaltransductie-eiwitten mogelijk =
specifiek microdomein
Sterols
, - Structuur
o Karakteristiek is een steroidekern bestaande uit 4 gefusioneerde ringen
▪ Steroidekern is relatief rigide
▪ Vaak amfibatisch karakter (= hydrofoob & hydrofiele stukken)
- Rol
o Vooral in membranen, best vb is cholesterol
o Dienen soms ook als precursoren voor synthese van moleculen:
▪ Steroidehormone = krachtige signaalmoleculen voor genexpressie
▪ Galzouten = detergenten in darmen
Fosfatidylinositols
- Zijn gefosfolyseerde deviraten en werken op verschillende niveaus om de werking vd cel te regelen
- Fosfatidylinositol – 4,5 – bifosfaat:
o Dient als bindingplaats of anker voor proteïnen
o Reservoir voor de productie van ‘second messenger’ moleculen, worden geproduceerd wanneer extracellulaire
factoren binden aan hun receptor
o Vb: G proteïnen binden met GTP → fosfolipase C geactiveerd
▪ Hydrolyseert fosfatidylinositol – 4,5 – bifosfaat en vormt IP3 + diaglycerol
▪ IP3 laat Ca2+ vrij en samen met diaglycerol aciveert het protein kinase C
▪ Kinase C gaat dan fosfaten inbouwen op welbepaalse plaatsen &
eiwitten
o … bifosfaat kan worden gefosforyleerd tot P13-Kinase → kinase = fosfaat
inbouwen
▪ PI 4,5 P2 omgezet → activeert kinase PDK ½ → activeert AKT / KPB
▪ AKT / KPB fosfoliseert belangrijke aptosisinducernde eiwitten →
belangrijk voor overleving cel
Eicosanoïden
- = paracriene hormonen, werken enkel op cellen nabij hun plaats
- Als je van een fosfolipide het vetzuur afknipt kan dat gaan plooien = eicosanoid
- Belangrijk rol bij inflammatie:
o Cyclo oxygenase zorgt voor omzetting arachidonzuur →
prostaglandinen & thromboxanen
o Eicosanoiden spelen een rol bij het op gang brengen van
ontstekingen
o NSAID = non-steroidal anti-inflammatory drug = remt dit proces
H2 : bioenergetica
Inleiding
