Aminozuren, peptiden en eiwitten
Aminozuren
Aminozuren hebben gemeenschappelijke structuureigenschappen
- Eiwitten = covalent gekoppelde aminozuren (AZ)
- Carboxylgroep + aminogroep + “R” restgroep aan α-koolstof
- 20 AZ basis voor eiwitten
- Veel andere AZ in de natuur
- Α-koolstof chiraal (= asymmetrisch) (behalve bij Gly) → stereoenantiomeren
- D/L configuratie gebaseerd op glyceraldehyde, L-AZ met aminogroep “links”
Aminozuren in eiwitten zijn L-stereoisomeren
- In natuur vooral L voorkomen: geen chemische / fysische reden voor verschil in eig
- Selectie gebeurt die 1 vd 2 isomeren heeft bevoordeeld: heeft te maken met verschil in
ruimtelijke structuur & anders moeten alle mechanismen voor beide structuren werken
Aminozuren worden ingedeeld op basis van de R-groep
- Belangrijke eigenschappen: polariteit, ionisatie, grootte R-groep
- Klassiek 5 groepen: apolair, aromatisch, polair, polair positief, polair negatief
-
o KENNEN
o pI: isoelektrsich punt
o Hydropathy index: hoe goed lost molecule op in waterig milieu
o Occurence in proteins: over alle eiwitten relatieve voorkomen in %, heeft te
maken met ruimtelijke structuur
, - Apolair
o Gly(G), Ala(A), Pro(P), Val(V), Leu(L), Iso(I), Met(M)
o Bijdrage aan stabiliteit door hydrofobe interacties
o Met: apolaire thioether groep, niet helemaal apolair door zwavel
o Pro: cyclisch → rigiditeit
- Aromatische zijgroepen
o Phe(F), Tyr(Y), Trp(W)
o Zijgroepen redelijk apolair → hydrofobe interacties
o Tyr: -OH → waterstofbruggen, belangrijk in veel enzymen
o Tyr, Trp: meer polair dan Phe
o Trp, Tyr: absorberen licht → absorptie v eiwitten bij 280nm door
geconjugeerde bindingen & resonantie
- Polair, ongeladen
o Ser(S), Thr(T), Cys(C), Asn(N), Gln(Q)
o Meer wateroplosbaar door waterstofbruggen
o Cys: sulhydryl groep → dimeer AZ cystine, S-S
brug (stabilisatie)
o Asn, Gln: amides v Asp, Glu
- Positief geladen zijgroepen
o Lys(K), His(H), Arg(R)
o Lys: primair amine
o Arg: guanidino groep
o His: imidazole groep (heterocyclisch), H+ donor
- Negatief geladen zijgroepen
o Asp(D), Glu(E)
o Secundaire carboxylgroepen
- Overlappende chemische eig: sommige AZ geladen & hydrofoob → alternatieve
indelingen bestaan
Ook weinig voorkomende aminozuren hebben belangrijke functies
- ~300 AZ niet in eiwitten: niet proteïnogeen
- Sommige als residu’s in eiwitten
- 4-hydroxyproline: afgeleid v Pro, planten CW, collageen
- 5-hydroxylysine: afgeleid v Lys, collageen
- 6-N-methyllysine: verbindingsweefsel
- Selenocysteine (Sec, U): afgeleid v serine, “21ste aminozuur”
- Desmosine: 4x Lys, in elastine
- Tijdelijke modificaties: vb fosforylering, methylering, acetylering …, na
aanmaak eiwit: post-translationeel
- Ornithine, citruline: intermediairen in arginine synthese & ureumcyclus
,Aminozuren reageren als zuren en basen
- Opgelost in water, dissocieert, bipolair ion, Zwitterion (in opl zowel pos als neg ladingen
vormen)
- Amfoteer (“substances with this dual nature” (kunnen zuur & base zijn)) of amfolyten
Peptiden en eiwitten
Peptiden zijn ketens van aminozuren
- Covalente peptidebinding gevormd door condensatie reactie
(dehydratatie)
- Reactie niet spontaan → actieve carboxylgroep nodig om
evenwicht te verleggen
- 2, 3, 4 AZ = dipeptide, tripeptide, tetrapeptide, …
- Oligopeptide (een paar AZ), polypeptide (veel AZ)
- Eiwit > 10 000 Da (Da = Dalton, 1 Da = 1/12 massa 12C)
- N-terminus (vrije aminogroep), C-terminus (vrije
carboxylgroep)
- Conventie: AZ sequentie lezen v N → C
- Verbreken peptidebinding is exotherm
Sommige eiwitten bevatten andere chemische groepen dan aminozuren
- Geconjugeerde eiwitten: bevatten niet-AZ groep
- Covalent / niet-covalent geassocieerd met polypeptide
- Niet AZ-groep = prosthetische groep (kan soms ook
andere peptide zijn)
Werken met eiwitten (EXAMEN)
Eiwitten kunnen worden gescheiden en gezuiverd
Algemeen
- Bestuderen structuur & activiteit: isoleren & zuiveren
- Gebruik specifieke eig, lading, massa, binding
- Extractie: breken weefsels / cellen (buffer)
- Differentiële centrifugatie: scheiding naar densiteit
- In organisme eiwitten niet vrij
o Organisme mixen zodat alle componenten v weefsels
vrijkomen in opl (homogeniseren) → bestuderen
o Homogenaat door centrifugatie → staal geleidelijk
opzuiveren: ruwe homogenaat in centrifugebuis in
centrifuge ronddraaien aan hoge snelheid → impact
zwaartekracht op partikels in opl verhogen tot 150 000g
o Centrifugesnelheid gelijkmatig opvoeren: zware
deeltjes eerst sedimenteren & door verhoogde snelheid
ook kleine deeltjes → sedimentatie fractioneren
o In laatste buffer zitten alleen nog eiwitten in opl die niet kunnen sedimenteren
(sommige eiwitten al wel maar niet beschikbaar want nog in membraan)
o Oplosbare eiwitten die overblijven bestuderen
, Kolomchromatografie
- Chromatografie vroeger: met krijtje plastiden scheiden
o Door capillariteit vloeistof in kalkstaafje
omhoog getrokken
o Ontstaan verschillende kleuren = pigmenten
chloroplasten want niet alle moleculen gaan
even snel
- Kolomchromatografie
o Door zwaartekracht / druk vloeistof door
matrix forceren
o Eiwitten in staal bewegen in kolom
o Als eiwitten niet genoeg bewegen door pomp
extra druk toevoegen
o → scheiding v verschillende componenten die
in eiwitten zitten (in werkelijkheid niet
zichtbaar door kleuren zoals op afbeelding)
o Druppeltjes opvangen v kolom & buisjes verplaatsen: eerst eiwit C opvangen &
dan met andere buisjes A & B opvangen → fracties v gezuiverd eiwit
o Bandverbreding: moleculen in C niet allemaal even snel bewegen (daarin ook
variatie) → banden verbreden → eiwit meer verdund in chromatografie
o Welke eig eiwit zorgen voor vertraging? → eig matrix kunnen aanpassen in
functie hiervan
- Vaste (stationaire) fase: poreuze matrix
- Mobiele fase: vloeistof, beweegt door matrix
- Scheiding eiwitmengsel in fracties = fractioneren
Ionenuitwisselingschromatografie
- Eig poreuze matrix gewijzigd zodat matrix lading heeft (hier vb
neg)
- Eiwitten die netto pos geladen zijn associëren met neg geladen
bead v matrix → vertragen want worden op elke bead
tegengehouden
- Snelheid bepaald door netto lading op eiwitten
- Netto neg geladen eiwitten niet / nauwelijks vertraagd
- Kationenuitwisselaar: kolom neg maken → pos eiwitten vertraagd
- Anionenuitwisselaar: kolom pos maken → neg eiwitten vertraagd
- pH hoger / lager maken → ladingen eiwitten veranderen
Aminozuren
Aminozuren hebben gemeenschappelijke structuureigenschappen
- Eiwitten = covalent gekoppelde aminozuren (AZ)
- Carboxylgroep + aminogroep + “R” restgroep aan α-koolstof
- 20 AZ basis voor eiwitten
- Veel andere AZ in de natuur
- Α-koolstof chiraal (= asymmetrisch) (behalve bij Gly) → stereoenantiomeren
- D/L configuratie gebaseerd op glyceraldehyde, L-AZ met aminogroep “links”
Aminozuren in eiwitten zijn L-stereoisomeren
- In natuur vooral L voorkomen: geen chemische / fysische reden voor verschil in eig
- Selectie gebeurt die 1 vd 2 isomeren heeft bevoordeeld: heeft te maken met verschil in
ruimtelijke structuur & anders moeten alle mechanismen voor beide structuren werken
Aminozuren worden ingedeeld op basis van de R-groep
- Belangrijke eigenschappen: polariteit, ionisatie, grootte R-groep
- Klassiek 5 groepen: apolair, aromatisch, polair, polair positief, polair negatief
-
o KENNEN
o pI: isoelektrsich punt
o Hydropathy index: hoe goed lost molecule op in waterig milieu
o Occurence in proteins: over alle eiwitten relatieve voorkomen in %, heeft te
maken met ruimtelijke structuur
, - Apolair
o Gly(G), Ala(A), Pro(P), Val(V), Leu(L), Iso(I), Met(M)
o Bijdrage aan stabiliteit door hydrofobe interacties
o Met: apolaire thioether groep, niet helemaal apolair door zwavel
o Pro: cyclisch → rigiditeit
- Aromatische zijgroepen
o Phe(F), Tyr(Y), Trp(W)
o Zijgroepen redelijk apolair → hydrofobe interacties
o Tyr: -OH → waterstofbruggen, belangrijk in veel enzymen
o Tyr, Trp: meer polair dan Phe
o Trp, Tyr: absorberen licht → absorptie v eiwitten bij 280nm door
geconjugeerde bindingen & resonantie
- Polair, ongeladen
o Ser(S), Thr(T), Cys(C), Asn(N), Gln(Q)
o Meer wateroplosbaar door waterstofbruggen
o Cys: sulhydryl groep → dimeer AZ cystine, S-S
brug (stabilisatie)
o Asn, Gln: amides v Asp, Glu
- Positief geladen zijgroepen
o Lys(K), His(H), Arg(R)
o Lys: primair amine
o Arg: guanidino groep
o His: imidazole groep (heterocyclisch), H+ donor
- Negatief geladen zijgroepen
o Asp(D), Glu(E)
o Secundaire carboxylgroepen
- Overlappende chemische eig: sommige AZ geladen & hydrofoob → alternatieve
indelingen bestaan
Ook weinig voorkomende aminozuren hebben belangrijke functies
- ~300 AZ niet in eiwitten: niet proteïnogeen
- Sommige als residu’s in eiwitten
- 4-hydroxyproline: afgeleid v Pro, planten CW, collageen
- 5-hydroxylysine: afgeleid v Lys, collageen
- 6-N-methyllysine: verbindingsweefsel
- Selenocysteine (Sec, U): afgeleid v serine, “21ste aminozuur”
- Desmosine: 4x Lys, in elastine
- Tijdelijke modificaties: vb fosforylering, methylering, acetylering …, na
aanmaak eiwit: post-translationeel
- Ornithine, citruline: intermediairen in arginine synthese & ureumcyclus
,Aminozuren reageren als zuren en basen
- Opgelost in water, dissocieert, bipolair ion, Zwitterion (in opl zowel pos als neg ladingen
vormen)
- Amfoteer (“substances with this dual nature” (kunnen zuur & base zijn)) of amfolyten
Peptiden en eiwitten
Peptiden zijn ketens van aminozuren
- Covalente peptidebinding gevormd door condensatie reactie
(dehydratatie)
- Reactie niet spontaan → actieve carboxylgroep nodig om
evenwicht te verleggen
- 2, 3, 4 AZ = dipeptide, tripeptide, tetrapeptide, …
- Oligopeptide (een paar AZ), polypeptide (veel AZ)
- Eiwit > 10 000 Da (Da = Dalton, 1 Da = 1/12 massa 12C)
- N-terminus (vrije aminogroep), C-terminus (vrije
carboxylgroep)
- Conventie: AZ sequentie lezen v N → C
- Verbreken peptidebinding is exotherm
Sommige eiwitten bevatten andere chemische groepen dan aminozuren
- Geconjugeerde eiwitten: bevatten niet-AZ groep
- Covalent / niet-covalent geassocieerd met polypeptide
- Niet AZ-groep = prosthetische groep (kan soms ook
andere peptide zijn)
Werken met eiwitten (EXAMEN)
Eiwitten kunnen worden gescheiden en gezuiverd
Algemeen
- Bestuderen structuur & activiteit: isoleren & zuiveren
- Gebruik specifieke eig, lading, massa, binding
- Extractie: breken weefsels / cellen (buffer)
- Differentiële centrifugatie: scheiding naar densiteit
- In organisme eiwitten niet vrij
o Organisme mixen zodat alle componenten v weefsels
vrijkomen in opl (homogeniseren) → bestuderen
o Homogenaat door centrifugatie → staal geleidelijk
opzuiveren: ruwe homogenaat in centrifugebuis in
centrifuge ronddraaien aan hoge snelheid → impact
zwaartekracht op partikels in opl verhogen tot 150 000g
o Centrifugesnelheid gelijkmatig opvoeren: zware
deeltjes eerst sedimenteren & door verhoogde snelheid
ook kleine deeltjes → sedimentatie fractioneren
o In laatste buffer zitten alleen nog eiwitten in opl die niet kunnen sedimenteren
(sommige eiwitten al wel maar niet beschikbaar want nog in membraan)
o Oplosbare eiwitten die overblijven bestuderen
, Kolomchromatografie
- Chromatografie vroeger: met krijtje plastiden scheiden
o Door capillariteit vloeistof in kalkstaafje
omhoog getrokken
o Ontstaan verschillende kleuren = pigmenten
chloroplasten want niet alle moleculen gaan
even snel
- Kolomchromatografie
o Door zwaartekracht / druk vloeistof door
matrix forceren
o Eiwitten in staal bewegen in kolom
o Als eiwitten niet genoeg bewegen door pomp
extra druk toevoegen
o → scheiding v verschillende componenten die
in eiwitten zitten (in werkelijkheid niet
zichtbaar door kleuren zoals op afbeelding)
o Druppeltjes opvangen v kolom & buisjes verplaatsen: eerst eiwit C opvangen &
dan met andere buisjes A & B opvangen → fracties v gezuiverd eiwit
o Bandverbreding: moleculen in C niet allemaal even snel bewegen (daarin ook
variatie) → banden verbreden → eiwit meer verdund in chromatografie
o Welke eig eiwit zorgen voor vertraging? → eig matrix kunnen aanpassen in
functie hiervan
- Vaste (stationaire) fase: poreuze matrix
- Mobiele fase: vloeistof, beweegt door matrix
- Scheiding eiwitmengsel in fracties = fractioneren
Ionenuitwisselingschromatografie
- Eig poreuze matrix gewijzigd zodat matrix lading heeft (hier vb
neg)
- Eiwitten die netto pos geladen zijn associëren met neg geladen
bead v matrix → vertragen want worden op elke bead
tegengehouden
- Snelheid bepaald door netto lading op eiwitten
- Netto neg geladen eiwitten niet / nauwelijks vertraagd
- Kationenuitwisselaar: kolom neg maken → pos eiwitten vertraagd
- Anionenuitwisselaar: kolom pos maken → neg eiwitten vertraagd
- pH hoger / lager maken → ladingen eiwitten veranderen
