SAMENVATTING BIOCHEMIE
2BARE 2021-2022
Ilona De Grox
Vrije Universiteit Brussel
,INHOUDSTAFEL
1. Aminozuren en eiwitten..................................................................................................................................4
1.1. Structuur aminozuur...............................................................................................................................4
1.2. Omgeving aminozuur..............................................................................................................................5
1.3. Eigenschappen van de aminozuren ........................................................................................................6
1.4. Zuurconstante (pKa) en isoelektrisch punt (Ip) ......................................................................................6
1.5. Structuren in eiwit ..................................................................................................................................6
Primaire structuur ............................................................................................................................................6
Secundaire structuur........................................................................................................................................8
Tertiaire structuur ..........................................................................................................................................10
Kwaternaire structuur ....................................................................................................................................12
2. Proteïnen en het proteoom ..........................................................................................................................12
2.1. Proteoom: Functionele representatie ..................................................................................................12
2.2. Scheiden van proteïnen ........................................................................................................................14
Centrifugatie: afzonderen van verschillende cel componenten ....................................................................15
Scheiding door oplosbaarheid........................................................................................................................15
Scheiden door grootte ...................................................................................................................................16
Scheiden door lading......................................................................................................................................17
Scheiden door affiniteit..................................................................................................................................18
Scheiden door grootte en lading ....................................................................................................................18
2.3. Bepalen van de aminozuur sequentie ..................................................................................................20
The Edman degradatie ...................................................................................................................................20
Tandem mass spectometry ............................................................................................................................21
2.4. Antilichamen: Immunologie .................................................................................................................21
monoclonale en polyclonale AL .....................................................................................................................21
ELISA: enzyme-linked immonusorbent assay.................................................................................................22
3. Koolhydraten .................................................................................................................................................24
3.1. Functies.................................................................................................................................................24
3.2. Monosacchariden .................................................................................................................................24
Isomere vormen .............................................................................................................................................26
Voorbeelden van monosachariden ................................................................................................................27
Glycosidische bindingen.................................................................................................................................27
Gefosforyleerde suikers .................................................................................................................................28
Complexe koolhydraten .................................................................................................................................28
3.3. Disacchariden en polysacchariden .......................................................................................................29
Lactose ...........................................................................................................................................................29
1
, Glycogeen en zetmeel ....................................................................................................................................30
Cellulose .........................................................................................................................................................31
Glycoproteïnen...............................................................................................................................................31
4. Hemoglobine .................................................................................................................................................33
4.1. Introductie ............................................................................................................................................33
Haemgroep.....................................................................................................................................................34
Myoglobine: reactieve zuurstof radicalen .....................................................................................................34
Hemoglobine ..................................................................................................................................................35
4.2. zuurstofsaturatie ..................................................................................................................................35
4.3. Quaternaire structuur...........................................................................................................................36
T- en R-status .................................................................................................................................................36
2,3 bifosfoglyceraat........................................................................................................................................37
4.4. Koolstof monoxide................................................................................................................................38
4.5. Bohr-effect............................................................................................................................................39
4.6. Hyperventilatie syndroom ....................................................................................................................40
4.7. Mutaties................................................................................................................................................40
5. Enzymen.........................................................................................................................................................41
5.1. Introductie ............................................................................................................................................41
5.2. Co-factoren ...........................................................................................................................................41
5.3. Energie omzetting.................................................................................................................................42
5.4. Enzym-substraat complex.....................................................................................................................42
5.5. Michaelis-Menten vergelijking .............................................................................................................44
5.6. Enzymen inhibitie .................................................................................................................................45
6. DNA, RNA en de stroom van genetische informatie ....................................................................................47
6.1. Dna en RNA ...........................................................................................................................................47
6.2. De basen ...............................................................................................................................................48
6.3. Conventies voor de weergave van polynucleotides .............................................................................49
6.4. DNA-molecules .....................................................................................................................................50
Dubbelstrengig DNA .......................................................................................................................................50
DNA-replicatie ................................................................................................................................................51
6.5. RNA-molecules .....................................................................................................................................52
Enkelstrengig RNA ..........................................................................................................................................52
Virussen..........................................................................................................................................................52
Andere soorten RNA ......................................................................................................................................53
RNA-transcriptie.............................................................................................................................................54
6.6. Aminozuren ..........................................................................................................................................55
7. DNA replicatie, herstel en recombinatie ......................................................................................................58
2
, 7.1. Introductie ............................................................................................................................................58
7.2. Replicatie ..............................................................................................................................................58
Scheiden van de DNA-strengen......................................................................................................................58
Primer.............................................................................................................................................................59
DNA-polymerase ............................................................................................................................................59
Specificiteit .....................................................................................................................................................60
Processiviteit ..................................................................................................................................................60
Leading en lagging streng...............................................................................................................................60
7.3. DNA-schade ..........................................................................................................................................61
Oxiderende agentia ........................................................................................................................................62
deaminatie .....................................................................................................................................................62
Alkylerende agentia en licht...........................................................................................................................62
7.4. DNA-herstel ..........................................................................................................................................62
7.5. DNA-recombinatie ................................................................................................................................63
8. RNA- synthese en verwerking .......................................................................................................................64
8.1. Initiatie, elongatie en terminatie ..........................................................................................................64
promotor site: sigma subunit .........................................................................................................................64
Dubbele helix afwikkelen ...............................................................................................................................65
elongatie: processiviteit .................................................................................................................................65
De richting van transcriptie ............................................................................................................................66
Watson-crick pair model ................................................................................................................................66
Terminatie site ...............................................................................................................................................66
8.2. Transcriptie bij eukaryoten ...................................................................................................................66
transcriptie .....................................................................................................................................................66
9. Eiwitsynthese: translatie ...............................................................................................................................68
9.1. Transfer RNA molecules .......................................................................................................................68
9.2. Aminoacyl transfer RNA synthetases....................................................................................................68
9.3. Het ribosoom ........................................................................................................................................69
9.4. Eukaryote eiwitsynthese ......................................................................................................................71
9.5. Endoplasmatisch reticulum ..................................................................................................................71
10. Immuniteit ................................................................................................................................................72
10.1. Aangeboren immuniteit .......................................................................................................................72
10.2. Het verworven immuunsysteem ..........................................................................................................73
10.3. Antigeenbindende en effector eenheden ............................................................................................73
10.4. Diversiteit .............................................................................................................................................74
3
, 1. AMINOZUREN EN EIWITTEN
1.1. STRUCTUUR AMINOZUUR
Eiwitten komen we overal tegen in ons systeem en hebben tal van verschillende functies: immuunfuncties,
vertering, transport, etc…
We hebben 20 AZ en deze hebben een specifieke opbouw:
- De klassieke weergave is dat er zich centraal een alfa-koolstofatoom zich bevindt met vier bindingen,
- Aan het alfa-koolstofatoom bindt een variabele zijtak R (enige verandering die specifiek is voor elk
aminozuur)
- Een waterstofatoom
- Een aminogroep (NH2) en een carboxyl-groep (COOH)
o Om deze laatste reden is een aminozuur ook wel een amfolyt of amfotere stof genoemd.
Omdat het een chemische verbinding is die zowel met een base (NH2) als met een zuur
(COOH) kan reageren. Aminozuren kunnen dus zowel een waterstofion (H+) opnemen als
afstaan.
Hier bovenaan zie je ook twee verschillende manieren van weergaven:
- Er is bij de bovenste weergave geen informatie over de driedimensionale structuur van het molecuul
terwijl in de onderste wel
- In de onderste weergave zie je driedimensionale structuur, elk atoom of atoomgroep krijgt al een
bepaalde kleur respectievelijk voor zijn element
o De twee zijn elkaars spiegelbeeld nl. L isomeer en D isomeer. Om te weten of het nu een L of
D is gaan we kijken naar de groep met de hoogste prioriteit en dit is namelijk ons NH3+, en
daarna COO- en daarna R-tak om te eindigen met H+.
o Dus als we kijken bij de linkse zien we dat deze volgorde van prioriteit tegen de klok draait (je
moet kijken naar de pijltjes) dus dat is een links-draaiende isomeer
▪ Als we eiwitten gaan maken dan is dat vooral met L-isomeren, ze vermoeden dat de
L beter oplosbaar is en dat die doorheen de evolutie gemakkelijker in gebruik zijn
o Terwijl op de rechter is de volgorde van prioriteit met de klok mee dus een rechts-draaiende
isomeer
4
,Wat er in fysiologische omgeving (dit is nl. pH= 7) gebeurt, is:
- Dat de aminogroep de neiging gaat hebben om een waterstof uit de omgeving op te nemen → Het is
een base waardoor we een NH3+ gaan krijgen
- En de carboxylgroep gaat de neiging hebben om zijn waterstof te laten vallen → Het is een zuur
waardoor we COO- gaan krijgen
- In zo'n geval spreekt men van een zwitterion ook wel dipolaire ionen genoemd. In deze dipolaire
vorm is de aminogroep geprotoneerd en de carboxylgroep gedeprotoneerd.
1.2. OMGEVING AMINOZUUR
Afhankelijk van de pH:
- Zure omgeving (lager als 7): zowel aminogroep als carboxylgroep is geprotoneerd (ze krijgen een
basisch eigenschap)
o De carboxylgroep gaat zijn H+ vasthouden en de aminogroep een H+ uit zijn omgeving op
nemen. Dit is dan een molecuul met een extra waterstof. Bij een lage pH en dus een zure
omgeving is de druk zodanig groot om een proton (H+) op te nemen dat uiteindelijk het
aminozuur dat ook zal doen.
- Bij een fysiologische omgeving en dus neutrale pH:
o Aminogroep is geprotoneerd en carboxylgroep is gedeprotoneerd, het zwitterion/ dipolaire
ion komt het meeste voor in de pH spectrum
o In de meeste weefsels is de pH wel rond de 7
- Basisch milieu/alkalisch milieu (hoger als 7): zowel aminogroep als carboxylgroep is gedeprotoneerd
o De zwitter ion gaat verloren vanaf een pH van 9,5 en gaan beide groepen geen waterstof
opnemen
o De NH2 blijft in zijn oorspronkelijke toestand en de carboxylgroep gaat wel zijn proton
afgeven, dit is een molecuul met een proton minder en is dus gedeprotoneerd.
Conclusie: de omgeving en zijn zuurtegraad bepaalt of een aminozuur in zijn zwitterion vorm voortkomt of niet.
5
, 1.3. EIGENSCHAPPEN VAN DE AMINOZ UREN
De variabele zijtak R gaat de verschillen tussen de verschillende aminozuren gaan bepalen en ook de
eigenschappen die het aminozuur gaat krijgen.
We onderscheiden 4 verschillende grote groepen van aminozuren:
1. Hydrofobe aminozuur met een non-polaire R groep
1.1. Er zit geen verschil in elektrostatische lading
2. Hydrofiele aminozuur met een neutrale polaire R groep
2.1. Zowel positieve ladingen als negatieve ladingen in de variabele zijtak R maar in het geheel wel
neutraal omdat ze elkaar opheffen
3. Positief geladen aminozuur met een positief geladen variabele zijtak R
4. Negatief geladen aminozuur met een negatief geladen variabele zijtak R
En dit is allemaal in een fysiologische omgeving (!) en dus met neutrale pH.
1.4. ZUURCONSTANTE (PKA) EN ISOELEKTRISCH PUNT (IP)
pKa: zuurconstante van de aminozuur
- Hoe kleiner de pKa, hoe sterker het zuur is want dan gaat
het traag en dus lang duren voordat de molecuul een H+
opneemt zelfs in zeer laag pH omgeving.
Iso-elektrisch punt Ip: pH waarbij de molecule geen netto
elektrische lading draagt.
- Wordt berekend aan de hand van gemiddelde van de pKa’s
in een molecule
- Als de pH lager is dan de Ip: positief geladen molecule
(door de zure omgeving)
- Als de pH hoger is dan de Ip: negatief geladen molecule
(door de alkalische omgeving)
1.5. STRUCTUREN IN EIWIT
PRIMAIRE STRUCTUUR
Primaire structuur: aminozuren worden verbonden door een peptidebinding om een polypeptideketen te
vormen. De aminozuur sequentie van een proteïne is een referentie naar de primaire structuur.
- Per peptide binding zal er een watermolecule (1 H+ en 2O-) afgesplitst worden
- Vanaf ongeveer 10 verbindingen is dit een polypeptideketen
6
, - Vanaf ongeveer 50 verbindingen spreken we van een eiwit
De carboxylgroep
van de eerste AZ
gaat een binding
aangaan met de
aminogroep van
de tweede AZ.
De reactie kan in twee richtingen gaan:
- Het binden van de twee reagentia om een reactieproduct te vormen gaat trager dan het losmaken van
het reactieproduct, je moet energie insteken om een binding te maken.
Aminozuursequenties hebben een richting:
- Heeft te maken met de volgorde van de verschillende AZ en in welke richting
- De richting is van aminogroep naar de carboxylgroep
- Eiwitten hebben een unieke aminozuursequentie gespecifieerd door de genen
De verschillende delen van een polypeptide keten:
- De koolstofatomen is de ruggengraat van de stof
- Een keten is rijk aan H2O-bruggen en je krijgt stabilisatie met de waterstofbrug, die is wel minder sterk
dan een covalente binding
- Elk residu heeft een carbonyl-groep (C=O) en dat is een goede waterstof-acceptor en elk residu heeft
een NH-groep en dat is een waterstof-donor. Deze groepen interageren met elkaar en met functionele
groepen langs de zijtakken om de structuur te stabiliseren.
Eiwitten hebben een unieke aminozuursequentie gespecifieerd door de genen:
- Er zijn veel meer eiwitten dan genen in ons lichaam
7
,Polypeptideketens zijn flexibel maar zijn conformationeel beperkt:
- Er is een dubbele binding karakter, rotaties zijn daardoor onmogelijk en zorgt ervoor dat die een zeer
rigiede structuur krijgt
- De binding blijft in hetzelfde vlak
- De verbindingen tussen de koolstof en carboxyl en de bindingen tussen de koolstof en de aminogroep
kunnen wel roteren
- Bijna alle peptidebindingen zijn trans, anders is er een “clash” tussen de verschillende groepen die
gebonden zijn aan de a-koolstofatomen bij cis vormen maar niet bij trans vorm.
SECUNDAIRE STRUCTUUR
Polypeptide ketens kunnen zich organiseren in regelmatige structuren zoals de alfa helix, beta vouwblad en
bochten/lussen.
Al deze structuren zijn gevormd door een regelmatige patroon van waterstofbindingen tussen de
peptidebindingen (N-H en C=O) die lineair naast elkaar zijn. Het is een organisatie van de constante gedeeltes.
Veel eiwitten hebben een combinatie van de verschillende structuren.
Alpha helix - De alfa helix is een gewonden structuur die gestabiliseerd wordt door
waterstofbruggen binnen de keten
- De zijtak is naar buiten gericht omdat ze de vorm van de spiraal gaan
veranderen aangezien ze niet allemaal dezelfde lengte hebben
8
, Bèta vouwblad - De bèta vouwblad structuur wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen
tussen polypeptide ketens
o Ze zijn enkel sterk als ze in meerdere hoeveelheden voorkomen
want een enkele waterstofbrug is helemaal niet zo sterk
- Het bestaat uit 2 of meer polypeptide ketens genoemd vouwblad. Een bèta
vouwblad is bijna in volledige extensie en niet strak opgerold zoals de alpha
helix
- Aangrenzende ketens in een Bèta vouwblad kunnen in zelfde richting gaan
als in tegengestelde
o Tegengestelde richting: antiparallel Bèta vouwblad
o Zelfde richting: parallel Bèta vouwblad
9
2BARE 2021-2022
Ilona De Grox
Vrije Universiteit Brussel
,INHOUDSTAFEL
1. Aminozuren en eiwitten..................................................................................................................................4
1.1. Structuur aminozuur...............................................................................................................................4
1.2. Omgeving aminozuur..............................................................................................................................5
1.3. Eigenschappen van de aminozuren ........................................................................................................6
1.4. Zuurconstante (pKa) en isoelektrisch punt (Ip) ......................................................................................6
1.5. Structuren in eiwit ..................................................................................................................................6
Primaire structuur ............................................................................................................................................6
Secundaire structuur........................................................................................................................................8
Tertiaire structuur ..........................................................................................................................................10
Kwaternaire structuur ....................................................................................................................................12
2. Proteïnen en het proteoom ..........................................................................................................................12
2.1. Proteoom: Functionele representatie ..................................................................................................12
2.2. Scheiden van proteïnen ........................................................................................................................14
Centrifugatie: afzonderen van verschillende cel componenten ....................................................................15
Scheiding door oplosbaarheid........................................................................................................................15
Scheiden door grootte ...................................................................................................................................16
Scheiden door lading......................................................................................................................................17
Scheiden door affiniteit..................................................................................................................................18
Scheiden door grootte en lading ....................................................................................................................18
2.3. Bepalen van de aminozuur sequentie ..................................................................................................20
The Edman degradatie ...................................................................................................................................20
Tandem mass spectometry ............................................................................................................................21
2.4. Antilichamen: Immunologie .................................................................................................................21
monoclonale en polyclonale AL .....................................................................................................................21
ELISA: enzyme-linked immonusorbent assay.................................................................................................22
3. Koolhydraten .................................................................................................................................................24
3.1. Functies.................................................................................................................................................24
3.2. Monosacchariden .................................................................................................................................24
Isomere vormen .............................................................................................................................................26
Voorbeelden van monosachariden ................................................................................................................27
Glycosidische bindingen.................................................................................................................................27
Gefosforyleerde suikers .................................................................................................................................28
Complexe koolhydraten .................................................................................................................................28
3.3. Disacchariden en polysacchariden .......................................................................................................29
Lactose ...........................................................................................................................................................29
1
, Glycogeen en zetmeel ....................................................................................................................................30
Cellulose .........................................................................................................................................................31
Glycoproteïnen...............................................................................................................................................31
4. Hemoglobine .................................................................................................................................................33
4.1. Introductie ............................................................................................................................................33
Haemgroep.....................................................................................................................................................34
Myoglobine: reactieve zuurstof radicalen .....................................................................................................34
Hemoglobine ..................................................................................................................................................35
4.2. zuurstofsaturatie ..................................................................................................................................35
4.3. Quaternaire structuur...........................................................................................................................36
T- en R-status .................................................................................................................................................36
2,3 bifosfoglyceraat........................................................................................................................................37
4.4. Koolstof monoxide................................................................................................................................38
4.5. Bohr-effect............................................................................................................................................39
4.6. Hyperventilatie syndroom ....................................................................................................................40
4.7. Mutaties................................................................................................................................................40
5. Enzymen.........................................................................................................................................................41
5.1. Introductie ............................................................................................................................................41
5.2. Co-factoren ...........................................................................................................................................41
5.3. Energie omzetting.................................................................................................................................42
5.4. Enzym-substraat complex.....................................................................................................................42
5.5. Michaelis-Menten vergelijking .............................................................................................................44
5.6. Enzymen inhibitie .................................................................................................................................45
6. DNA, RNA en de stroom van genetische informatie ....................................................................................47
6.1. Dna en RNA ...........................................................................................................................................47
6.2. De basen ...............................................................................................................................................48
6.3. Conventies voor de weergave van polynucleotides .............................................................................49
6.4. DNA-molecules .....................................................................................................................................50
Dubbelstrengig DNA .......................................................................................................................................50
DNA-replicatie ................................................................................................................................................51
6.5. RNA-molecules .....................................................................................................................................52
Enkelstrengig RNA ..........................................................................................................................................52
Virussen..........................................................................................................................................................52
Andere soorten RNA ......................................................................................................................................53
RNA-transcriptie.............................................................................................................................................54
6.6. Aminozuren ..........................................................................................................................................55
7. DNA replicatie, herstel en recombinatie ......................................................................................................58
2
, 7.1. Introductie ............................................................................................................................................58
7.2. Replicatie ..............................................................................................................................................58
Scheiden van de DNA-strengen......................................................................................................................58
Primer.............................................................................................................................................................59
DNA-polymerase ............................................................................................................................................59
Specificiteit .....................................................................................................................................................60
Processiviteit ..................................................................................................................................................60
Leading en lagging streng...............................................................................................................................60
7.3. DNA-schade ..........................................................................................................................................61
Oxiderende agentia ........................................................................................................................................62
deaminatie .....................................................................................................................................................62
Alkylerende agentia en licht...........................................................................................................................62
7.4. DNA-herstel ..........................................................................................................................................62
7.5. DNA-recombinatie ................................................................................................................................63
8. RNA- synthese en verwerking .......................................................................................................................64
8.1. Initiatie, elongatie en terminatie ..........................................................................................................64
promotor site: sigma subunit .........................................................................................................................64
Dubbele helix afwikkelen ...............................................................................................................................65
elongatie: processiviteit .................................................................................................................................65
De richting van transcriptie ............................................................................................................................66
Watson-crick pair model ................................................................................................................................66
Terminatie site ...............................................................................................................................................66
8.2. Transcriptie bij eukaryoten ...................................................................................................................66
transcriptie .....................................................................................................................................................66
9. Eiwitsynthese: translatie ...............................................................................................................................68
9.1. Transfer RNA molecules .......................................................................................................................68
9.2. Aminoacyl transfer RNA synthetases....................................................................................................68
9.3. Het ribosoom ........................................................................................................................................69
9.4. Eukaryote eiwitsynthese ......................................................................................................................71
9.5. Endoplasmatisch reticulum ..................................................................................................................71
10. Immuniteit ................................................................................................................................................72
10.1. Aangeboren immuniteit .......................................................................................................................72
10.2. Het verworven immuunsysteem ..........................................................................................................73
10.3. Antigeenbindende en effector eenheden ............................................................................................73
10.4. Diversiteit .............................................................................................................................................74
3
, 1. AMINOZUREN EN EIWITTEN
1.1. STRUCTUUR AMINOZUUR
Eiwitten komen we overal tegen in ons systeem en hebben tal van verschillende functies: immuunfuncties,
vertering, transport, etc…
We hebben 20 AZ en deze hebben een specifieke opbouw:
- De klassieke weergave is dat er zich centraal een alfa-koolstofatoom zich bevindt met vier bindingen,
- Aan het alfa-koolstofatoom bindt een variabele zijtak R (enige verandering die specifiek is voor elk
aminozuur)
- Een waterstofatoom
- Een aminogroep (NH2) en een carboxyl-groep (COOH)
o Om deze laatste reden is een aminozuur ook wel een amfolyt of amfotere stof genoemd.
Omdat het een chemische verbinding is die zowel met een base (NH2) als met een zuur
(COOH) kan reageren. Aminozuren kunnen dus zowel een waterstofion (H+) opnemen als
afstaan.
Hier bovenaan zie je ook twee verschillende manieren van weergaven:
- Er is bij de bovenste weergave geen informatie over de driedimensionale structuur van het molecuul
terwijl in de onderste wel
- In de onderste weergave zie je driedimensionale structuur, elk atoom of atoomgroep krijgt al een
bepaalde kleur respectievelijk voor zijn element
o De twee zijn elkaars spiegelbeeld nl. L isomeer en D isomeer. Om te weten of het nu een L of
D is gaan we kijken naar de groep met de hoogste prioriteit en dit is namelijk ons NH3+, en
daarna COO- en daarna R-tak om te eindigen met H+.
o Dus als we kijken bij de linkse zien we dat deze volgorde van prioriteit tegen de klok draait (je
moet kijken naar de pijltjes) dus dat is een links-draaiende isomeer
▪ Als we eiwitten gaan maken dan is dat vooral met L-isomeren, ze vermoeden dat de
L beter oplosbaar is en dat die doorheen de evolutie gemakkelijker in gebruik zijn
o Terwijl op de rechter is de volgorde van prioriteit met de klok mee dus een rechts-draaiende
isomeer
4
,Wat er in fysiologische omgeving (dit is nl. pH= 7) gebeurt, is:
- Dat de aminogroep de neiging gaat hebben om een waterstof uit de omgeving op te nemen → Het is
een base waardoor we een NH3+ gaan krijgen
- En de carboxylgroep gaat de neiging hebben om zijn waterstof te laten vallen → Het is een zuur
waardoor we COO- gaan krijgen
- In zo'n geval spreekt men van een zwitterion ook wel dipolaire ionen genoemd. In deze dipolaire
vorm is de aminogroep geprotoneerd en de carboxylgroep gedeprotoneerd.
1.2. OMGEVING AMINOZUUR
Afhankelijk van de pH:
- Zure omgeving (lager als 7): zowel aminogroep als carboxylgroep is geprotoneerd (ze krijgen een
basisch eigenschap)
o De carboxylgroep gaat zijn H+ vasthouden en de aminogroep een H+ uit zijn omgeving op
nemen. Dit is dan een molecuul met een extra waterstof. Bij een lage pH en dus een zure
omgeving is de druk zodanig groot om een proton (H+) op te nemen dat uiteindelijk het
aminozuur dat ook zal doen.
- Bij een fysiologische omgeving en dus neutrale pH:
o Aminogroep is geprotoneerd en carboxylgroep is gedeprotoneerd, het zwitterion/ dipolaire
ion komt het meeste voor in de pH spectrum
o In de meeste weefsels is de pH wel rond de 7
- Basisch milieu/alkalisch milieu (hoger als 7): zowel aminogroep als carboxylgroep is gedeprotoneerd
o De zwitter ion gaat verloren vanaf een pH van 9,5 en gaan beide groepen geen waterstof
opnemen
o De NH2 blijft in zijn oorspronkelijke toestand en de carboxylgroep gaat wel zijn proton
afgeven, dit is een molecuul met een proton minder en is dus gedeprotoneerd.
Conclusie: de omgeving en zijn zuurtegraad bepaalt of een aminozuur in zijn zwitterion vorm voortkomt of niet.
5
, 1.3. EIGENSCHAPPEN VAN DE AMINOZ UREN
De variabele zijtak R gaat de verschillen tussen de verschillende aminozuren gaan bepalen en ook de
eigenschappen die het aminozuur gaat krijgen.
We onderscheiden 4 verschillende grote groepen van aminozuren:
1. Hydrofobe aminozuur met een non-polaire R groep
1.1. Er zit geen verschil in elektrostatische lading
2. Hydrofiele aminozuur met een neutrale polaire R groep
2.1. Zowel positieve ladingen als negatieve ladingen in de variabele zijtak R maar in het geheel wel
neutraal omdat ze elkaar opheffen
3. Positief geladen aminozuur met een positief geladen variabele zijtak R
4. Negatief geladen aminozuur met een negatief geladen variabele zijtak R
En dit is allemaal in een fysiologische omgeving (!) en dus met neutrale pH.
1.4. ZUURCONSTANTE (PKA) EN ISOELEKTRISCH PUNT (IP)
pKa: zuurconstante van de aminozuur
- Hoe kleiner de pKa, hoe sterker het zuur is want dan gaat
het traag en dus lang duren voordat de molecuul een H+
opneemt zelfs in zeer laag pH omgeving.
Iso-elektrisch punt Ip: pH waarbij de molecule geen netto
elektrische lading draagt.
- Wordt berekend aan de hand van gemiddelde van de pKa’s
in een molecule
- Als de pH lager is dan de Ip: positief geladen molecule
(door de zure omgeving)
- Als de pH hoger is dan de Ip: negatief geladen molecule
(door de alkalische omgeving)
1.5. STRUCTUREN IN EIWIT
PRIMAIRE STRUCTUUR
Primaire structuur: aminozuren worden verbonden door een peptidebinding om een polypeptideketen te
vormen. De aminozuur sequentie van een proteïne is een referentie naar de primaire structuur.
- Per peptide binding zal er een watermolecule (1 H+ en 2O-) afgesplitst worden
- Vanaf ongeveer 10 verbindingen is dit een polypeptideketen
6
, - Vanaf ongeveer 50 verbindingen spreken we van een eiwit
De carboxylgroep
van de eerste AZ
gaat een binding
aangaan met de
aminogroep van
de tweede AZ.
De reactie kan in twee richtingen gaan:
- Het binden van de twee reagentia om een reactieproduct te vormen gaat trager dan het losmaken van
het reactieproduct, je moet energie insteken om een binding te maken.
Aminozuursequenties hebben een richting:
- Heeft te maken met de volgorde van de verschillende AZ en in welke richting
- De richting is van aminogroep naar de carboxylgroep
- Eiwitten hebben een unieke aminozuursequentie gespecifieerd door de genen
De verschillende delen van een polypeptide keten:
- De koolstofatomen is de ruggengraat van de stof
- Een keten is rijk aan H2O-bruggen en je krijgt stabilisatie met de waterstofbrug, die is wel minder sterk
dan een covalente binding
- Elk residu heeft een carbonyl-groep (C=O) en dat is een goede waterstof-acceptor en elk residu heeft
een NH-groep en dat is een waterstof-donor. Deze groepen interageren met elkaar en met functionele
groepen langs de zijtakken om de structuur te stabiliseren.
Eiwitten hebben een unieke aminozuursequentie gespecifieerd door de genen:
- Er zijn veel meer eiwitten dan genen in ons lichaam
7
,Polypeptideketens zijn flexibel maar zijn conformationeel beperkt:
- Er is een dubbele binding karakter, rotaties zijn daardoor onmogelijk en zorgt ervoor dat die een zeer
rigiede structuur krijgt
- De binding blijft in hetzelfde vlak
- De verbindingen tussen de koolstof en carboxyl en de bindingen tussen de koolstof en de aminogroep
kunnen wel roteren
- Bijna alle peptidebindingen zijn trans, anders is er een “clash” tussen de verschillende groepen die
gebonden zijn aan de a-koolstofatomen bij cis vormen maar niet bij trans vorm.
SECUNDAIRE STRUCTUUR
Polypeptide ketens kunnen zich organiseren in regelmatige structuren zoals de alfa helix, beta vouwblad en
bochten/lussen.
Al deze structuren zijn gevormd door een regelmatige patroon van waterstofbindingen tussen de
peptidebindingen (N-H en C=O) die lineair naast elkaar zijn. Het is een organisatie van de constante gedeeltes.
Veel eiwitten hebben een combinatie van de verschillende structuren.
Alpha helix - De alfa helix is een gewonden structuur die gestabiliseerd wordt door
waterstofbruggen binnen de keten
- De zijtak is naar buiten gericht omdat ze de vorm van de spiraal gaan
veranderen aangezien ze niet allemaal dezelfde lengte hebben
8
, Bèta vouwblad - De bèta vouwblad structuur wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen
tussen polypeptide ketens
o Ze zijn enkel sterk als ze in meerdere hoeveelheden voorkomen
want een enkele waterstofbrug is helemaal niet zo sterk
- Het bestaat uit 2 of meer polypeptide ketens genoemd vouwblad. Een bèta
vouwblad is bijna in volledige extensie en niet strak opgerold zoals de alpha
helix
- Aangrenzende ketens in een Bèta vouwblad kunnen in zelfde richting gaan
als in tegengestelde
o Tegengestelde richting: antiparallel Bèta vouwblad
o Zelfde richting: parallel Bèta vouwblad
9
