Biochemie deel 1 (Aerenhouts)
1. Aminozuren – Eiwitten
Functies:
- Spieren en eiwitten opbouwen: AZ aaneenzetten → E nodig
- Opslaan genetische info (DNA, RNA)
- Transport: hemoglobine
- Reactie versnellen: enzymes
- Bescherming: AL
- Struct en sterkte: collageen
Vorm eiwit = !! WANT bep functie
→ bep dr AZsequentie (keuze uit 20 soorten AZ DUS 20 ≠ zijtakken)
→ AZ: C staat centraal en bindt sws met 1 waterstof, 1 carboxylgroep, 1 aminogroep en 1 r (variabele
zijtak)
Neutrale pH: bijna overal in lichaam
- Geïoniseerde vorm (zwitterion = dipolair ion
DUS zowel + als -)
= C + NH3+ + COO- + H + R
Zure pH (< 4) = veel H+
- Carbonzuurfunctie
= C + NH3+ + COOH + H + R
Basische pH (> 8)
- Aminefunctie
= C + NH2 + COO- + H + R
Amfoteer = zuur – base eig in 1 molecule
Bufferende eig:
Wnnr de omgeving heel alkalisch is (basisch, hoge pH) kunnen die AZ de pH laten zakken WANT staan
een proton af
Wnnr de omgeving heel zuur kunnen die AZ de pH omhoog brengen WANT nemen een proton op
20 ≠ AZ onderscheiden obv variabele zijtak
4 ≠ klassen + vb: afh v grootte, hydrofoob karakter, chem reactiviteit, vorm, hydrogene
EX
bindingscapaciteit
!
1. Hydrofoob met apolaire R = geen lading op de zijtak
o vb: glycine, alanine, proline, valine, (ido)leucine, methionine, tryptophan, phenylamine
o Tryptophan en phenylamine kunnen UV absorberen EN = aromatische AZ (ringvormige struct)
o Proline: zijtak bindt direct met aminogroep DUS richtingsverandering = uitzonderlijk!
2. Polair maar met een neutrale R = oneven verdeling v + en - ladingen
o vb: serine, threonine, tyrosine, asparagine, glutamine, cysteine
o Tyrosine kunnen UV absorberen
3. Positief geladen AZ met positief geladen R
o vb: lysine, arginine, histidine
4. Negatief geladen AZ met negatief geladen R
o vb: asparaat, glutamaat
1
, Aromatische AZ = ringvormige struct EN kunnen UV-licht opnemen
- Proline: richtingsverandering want zijtak bindt meteen op aminogroep
- Tryptophan
- Phenylanine
- Tyrosine
- Histidine
pKa – Ip
pKa (zuurCte): hoe kleinere pKa, hoe sterker het zuur → zal bij lager pH nog steeds H+ afstaan
AZ hebben een specifiek Ip (iso-elektrisch punt) = daar waar het AZ geen lading heeft, pH waarbij de
EX molecule geen netto elektrische lading draagt (in evenwicht dus niks uitwisselen)
! → w berekend adhv gem pKa’s in een molecule
Vb: Ip = 5 DUS molecule heeft op 5 ladingen neutraliteit
- Ip > pH = + geladen molecule
- Ip < pH = negatief geladen molecule
Vorm AZ = organisaties op 4 niveaus:
- Primaire
- Secundaire
- Tertiaire
- Quaternaire
PRIMAIRE STRUCTUUR
= AZ w verbonden dr een peptidebinding om een polypeptideketen te vormen
(opeenvolging v AZ achter elkaar → te lezen in een bep richting)
AZ aan elkaar dmv peptidebinding (amidebinding) + H2O (er komt H2O vrij)
Carboxylgroep v AZ 1 + aminogroep v AZ 2 → H2O w afgesplitst
(altijd wnnr we in ons lichaam eiwitten maken)
Pijl nr L > pijl nr R
= gunstiger om dipeptide te gaan afscheiden in 2 peptiden dan peptide binding te vormen WANT
daar is E voor nodig
→ Eiwitten opbouwen vraagt E
Deze peptidebinding w verbroken dr enzymen
AZsequentie lezen: v aminogroep nr carboxylgroep
→ vrije aminogroep in begin (blauw) EN vrije carboxylgroep op einde
(roos)
Restgroep staat alternerend = elkaar niet hinderen (sferisch hinderen)
Ruggengraat v polypeptide = alles zonder variabele zijtak
→ Er kunnen H-bindingen° tss ruggengraten
- Carboxylgroep (C = O) = waterstofbrug acceptor
- NH-groep = waterstofbrug donor
Hoe meer H-bruggen, hoe krachtiger
2
,Unieke AZ-sequentie (= primaire struct) gespecifieerd dr genen
vb: zwavelbruggen = (tertiair niveau) bij cystine → indien 1 sequentie verkeerd is = geen zwavelbrug
= andere vorm
DUS prim struct !!
H-bruggen en zwavelbruggen kunnen° tss 2 polypeptiden OF tss eenzelfde polypeptide
Polypeptide ketens = flexibel MAAR conformationeel beperkt
Polypeptideketen = stabiel in zijn vorm
Afwisselend enkele-en dubbele binding
- Enkele binding tss C-atomen = vrije rotatie
- Dubbele binding (peptidebinding) = weinig rotatie mogelijk WANT vorm is zeer stabiel (hoek
tss 2 AZ zitten grotendeels vast in zelfde vlak) → conformationeel beperkt
Opm: bindingen tss aminogroep en C-atomen EN C-atomen en carbonylgroep = enkele binding
Cis en Trans isomeren: bep mee de vorm
- Cis = nr elkaar
- Trans = v elkaar af → +- alle peptidebindingen
WANT zijtakken vd AZ gaan in de weg staan &
°sterische botsingen
SECUNDAIRE STRUCTUUR
= waterstofbruggen tss de Cte gedeeltes
→ Polypeptide ketens organiseren zich in regelmatige structuren:
- Alfa helix
- Beta vouwblad
- Bochten en lussen
W bep dr: H-bruggen tss AZ die in elkaars nabijheid liggen (niet perse naast elkaar)
H-brug °altijd tss carboxylgroep (C = O) EN aminogroep (N – H)
1. Alfa helix
= gewonden struct, gestabiliseerd dr H-bruggen binnen de keten
- H-bruggen zitten binnen de helix (tss NH en O2)
- Zijtakken steken nr buiten (trans isomeren)
- Ruggengraat vorm de binnenkant
- Veel (zwakke) H-bindingen = 1 sterk geheel
2. Beta vouwblad
= gestabiliseerd dr H-bruggen tss polypeptideketens (tss Cte gedeeltes vd ketens die naast elkaar
liggen)
Parallel = strengen lopen in dezelfde richting
Antiparallel = strengen lopen in tegenovergestelde richting
3
, 3. Bochten en lussen
Zowel alfa helix en beta vouwblad gemengd dr elkaar → vaak in complexere eiwitten
TERTIAIRE STRUCTUUR
= hoe wateroplosbare proteïnen zich vouwen in compacte struct met niet polaire kernen
Bep dr interacties met omgeving (meestal waterig milieu)
→ in een eiwit/polypeptide gaan sommige AZ H2O opzoeken, andere AZ willen weg v dit H2O
DUS °compacte struct
Vb: myoglobine
- Blauwe hydrofiele AZ aan buitenkant
- Gele hydrofobe AZ aan binnenkant
Bepalende factor = binnenste bestaat uit bijna alleen maar apolaire residuen
(vb: leucine, valine, methionine, phenylanaline)
Geladen residuen ontbreken in het binnenste van Hb
(vb: glutamaat, asparaat, lysine en arginine)
Het enige polaire residu binnenin zijn 2 histidine residuen die een cruciale rol spelen in de binding van
ijzer en O2.
Het buitenste van myoglobine heeft daarentegen wel polaire en apolaire residuen
EX Uitz: poriën (proteïnen in de buitenste membranen v bacteriën)
! = inside out
WANT binnenkant komt in contact met H2O (passage → contact met waterig milieu)
- Apolair: vanbuiten
- Polair: vanbinnen
Stabiliteit, denaturatie – renaturatie
Intieme connectie tss conformatie en functie!
- Milieu verandert: eiwit = andere vorm omdat zijtakken andere lading krijgen (andere
affiniteit) DUS tertiaire struct kapot → andere vorm = DENATURATIE (dysfunctioneel)
- Milieu verandert beetje: eiwit minder functioneel MAAR daarna terug naar oorspronkelijke
tertiaire struct = RENATURATIE
- Milieu verandert te veel (te warm, te zuur): eiwit kapot, onherstelbaar → verliest functie
o vb: te veel protonen in spieren = eiwitten in spieren werken minder goed
ik eet eiwitten → nr maag = zuur milieu → vorm verandert, gaat H en peptidebindingen doorknippen
dus eiwit afgebroken in AZ → nr AZ pool in lichaam → ifv noden halen ze enkele AZ uit deze pool om
daarmee nieuwe eiwitten op te bouwen (lego)
Turn-over v eiwitten: levensduur, PEST waarde ve eiwit ?
QUATERNAIRE STRUCTUUR
= ≠e tertiaire eenheden samenbrengen tt volledig functioneel eiwit
(Polypeptide ketens assembleren tt struct met meerdere subeenheden)
Makkelijkste soort = dimeer (2 identieke subeenheden)
- Hemoglobine: 2 alfa identieke polypeptideketens EN 2 beta identieke polypeptideketens
2 x een dimeer aan elkaar gezet = α2β2 tetrameer (1 eiwit opgebouwd uit 4 aparte eiwitten)
Opm: niet alle eiwitten hebben een quaternaire struct
4
1. Aminozuren – Eiwitten
Functies:
- Spieren en eiwitten opbouwen: AZ aaneenzetten → E nodig
- Opslaan genetische info (DNA, RNA)
- Transport: hemoglobine
- Reactie versnellen: enzymes
- Bescherming: AL
- Struct en sterkte: collageen
Vorm eiwit = !! WANT bep functie
→ bep dr AZsequentie (keuze uit 20 soorten AZ DUS 20 ≠ zijtakken)
→ AZ: C staat centraal en bindt sws met 1 waterstof, 1 carboxylgroep, 1 aminogroep en 1 r (variabele
zijtak)
Neutrale pH: bijna overal in lichaam
- Geïoniseerde vorm (zwitterion = dipolair ion
DUS zowel + als -)
= C + NH3+ + COO- + H + R
Zure pH (< 4) = veel H+
- Carbonzuurfunctie
= C + NH3+ + COOH + H + R
Basische pH (> 8)
- Aminefunctie
= C + NH2 + COO- + H + R
Amfoteer = zuur – base eig in 1 molecule
Bufferende eig:
Wnnr de omgeving heel alkalisch is (basisch, hoge pH) kunnen die AZ de pH laten zakken WANT staan
een proton af
Wnnr de omgeving heel zuur kunnen die AZ de pH omhoog brengen WANT nemen een proton op
20 ≠ AZ onderscheiden obv variabele zijtak
4 ≠ klassen + vb: afh v grootte, hydrofoob karakter, chem reactiviteit, vorm, hydrogene
EX
bindingscapaciteit
!
1. Hydrofoob met apolaire R = geen lading op de zijtak
o vb: glycine, alanine, proline, valine, (ido)leucine, methionine, tryptophan, phenylamine
o Tryptophan en phenylamine kunnen UV absorberen EN = aromatische AZ (ringvormige struct)
o Proline: zijtak bindt direct met aminogroep DUS richtingsverandering = uitzonderlijk!
2. Polair maar met een neutrale R = oneven verdeling v + en - ladingen
o vb: serine, threonine, tyrosine, asparagine, glutamine, cysteine
o Tyrosine kunnen UV absorberen
3. Positief geladen AZ met positief geladen R
o vb: lysine, arginine, histidine
4. Negatief geladen AZ met negatief geladen R
o vb: asparaat, glutamaat
1
, Aromatische AZ = ringvormige struct EN kunnen UV-licht opnemen
- Proline: richtingsverandering want zijtak bindt meteen op aminogroep
- Tryptophan
- Phenylanine
- Tyrosine
- Histidine
pKa – Ip
pKa (zuurCte): hoe kleinere pKa, hoe sterker het zuur → zal bij lager pH nog steeds H+ afstaan
AZ hebben een specifiek Ip (iso-elektrisch punt) = daar waar het AZ geen lading heeft, pH waarbij de
EX molecule geen netto elektrische lading draagt (in evenwicht dus niks uitwisselen)
! → w berekend adhv gem pKa’s in een molecule
Vb: Ip = 5 DUS molecule heeft op 5 ladingen neutraliteit
- Ip > pH = + geladen molecule
- Ip < pH = negatief geladen molecule
Vorm AZ = organisaties op 4 niveaus:
- Primaire
- Secundaire
- Tertiaire
- Quaternaire
PRIMAIRE STRUCTUUR
= AZ w verbonden dr een peptidebinding om een polypeptideketen te vormen
(opeenvolging v AZ achter elkaar → te lezen in een bep richting)
AZ aan elkaar dmv peptidebinding (amidebinding) + H2O (er komt H2O vrij)
Carboxylgroep v AZ 1 + aminogroep v AZ 2 → H2O w afgesplitst
(altijd wnnr we in ons lichaam eiwitten maken)
Pijl nr L > pijl nr R
= gunstiger om dipeptide te gaan afscheiden in 2 peptiden dan peptide binding te vormen WANT
daar is E voor nodig
→ Eiwitten opbouwen vraagt E
Deze peptidebinding w verbroken dr enzymen
AZsequentie lezen: v aminogroep nr carboxylgroep
→ vrije aminogroep in begin (blauw) EN vrije carboxylgroep op einde
(roos)
Restgroep staat alternerend = elkaar niet hinderen (sferisch hinderen)
Ruggengraat v polypeptide = alles zonder variabele zijtak
→ Er kunnen H-bindingen° tss ruggengraten
- Carboxylgroep (C = O) = waterstofbrug acceptor
- NH-groep = waterstofbrug donor
Hoe meer H-bruggen, hoe krachtiger
2
,Unieke AZ-sequentie (= primaire struct) gespecifieerd dr genen
vb: zwavelbruggen = (tertiair niveau) bij cystine → indien 1 sequentie verkeerd is = geen zwavelbrug
= andere vorm
DUS prim struct !!
H-bruggen en zwavelbruggen kunnen° tss 2 polypeptiden OF tss eenzelfde polypeptide
Polypeptide ketens = flexibel MAAR conformationeel beperkt
Polypeptideketen = stabiel in zijn vorm
Afwisselend enkele-en dubbele binding
- Enkele binding tss C-atomen = vrije rotatie
- Dubbele binding (peptidebinding) = weinig rotatie mogelijk WANT vorm is zeer stabiel (hoek
tss 2 AZ zitten grotendeels vast in zelfde vlak) → conformationeel beperkt
Opm: bindingen tss aminogroep en C-atomen EN C-atomen en carbonylgroep = enkele binding
Cis en Trans isomeren: bep mee de vorm
- Cis = nr elkaar
- Trans = v elkaar af → +- alle peptidebindingen
WANT zijtakken vd AZ gaan in de weg staan &
°sterische botsingen
SECUNDAIRE STRUCTUUR
= waterstofbruggen tss de Cte gedeeltes
→ Polypeptide ketens organiseren zich in regelmatige structuren:
- Alfa helix
- Beta vouwblad
- Bochten en lussen
W bep dr: H-bruggen tss AZ die in elkaars nabijheid liggen (niet perse naast elkaar)
H-brug °altijd tss carboxylgroep (C = O) EN aminogroep (N – H)
1. Alfa helix
= gewonden struct, gestabiliseerd dr H-bruggen binnen de keten
- H-bruggen zitten binnen de helix (tss NH en O2)
- Zijtakken steken nr buiten (trans isomeren)
- Ruggengraat vorm de binnenkant
- Veel (zwakke) H-bindingen = 1 sterk geheel
2. Beta vouwblad
= gestabiliseerd dr H-bruggen tss polypeptideketens (tss Cte gedeeltes vd ketens die naast elkaar
liggen)
Parallel = strengen lopen in dezelfde richting
Antiparallel = strengen lopen in tegenovergestelde richting
3
, 3. Bochten en lussen
Zowel alfa helix en beta vouwblad gemengd dr elkaar → vaak in complexere eiwitten
TERTIAIRE STRUCTUUR
= hoe wateroplosbare proteïnen zich vouwen in compacte struct met niet polaire kernen
Bep dr interacties met omgeving (meestal waterig milieu)
→ in een eiwit/polypeptide gaan sommige AZ H2O opzoeken, andere AZ willen weg v dit H2O
DUS °compacte struct
Vb: myoglobine
- Blauwe hydrofiele AZ aan buitenkant
- Gele hydrofobe AZ aan binnenkant
Bepalende factor = binnenste bestaat uit bijna alleen maar apolaire residuen
(vb: leucine, valine, methionine, phenylanaline)
Geladen residuen ontbreken in het binnenste van Hb
(vb: glutamaat, asparaat, lysine en arginine)
Het enige polaire residu binnenin zijn 2 histidine residuen die een cruciale rol spelen in de binding van
ijzer en O2.
Het buitenste van myoglobine heeft daarentegen wel polaire en apolaire residuen
EX Uitz: poriën (proteïnen in de buitenste membranen v bacteriën)
! = inside out
WANT binnenkant komt in contact met H2O (passage → contact met waterig milieu)
- Apolair: vanbuiten
- Polair: vanbinnen
Stabiliteit, denaturatie – renaturatie
Intieme connectie tss conformatie en functie!
- Milieu verandert: eiwit = andere vorm omdat zijtakken andere lading krijgen (andere
affiniteit) DUS tertiaire struct kapot → andere vorm = DENATURATIE (dysfunctioneel)
- Milieu verandert beetje: eiwit minder functioneel MAAR daarna terug naar oorspronkelijke
tertiaire struct = RENATURATIE
- Milieu verandert te veel (te warm, te zuur): eiwit kapot, onherstelbaar → verliest functie
o vb: te veel protonen in spieren = eiwitten in spieren werken minder goed
ik eet eiwitten → nr maag = zuur milieu → vorm verandert, gaat H en peptidebindingen doorknippen
dus eiwit afgebroken in AZ → nr AZ pool in lichaam → ifv noden halen ze enkele AZ uit deze pool om
daarmee nieuwe eiwitten op te bouwen (lego)
Turn-over v eiwitten: levensduur, PEST waarde ve eiwit ?
QUATERNAIRE STRUCTUUR
= ≠e tertiaire eenheden samenbrengen tt volledig functioneel eiwit
(Polypeptide ketens assembleren tt struct met meerdere subeenheden)
Makkelijkste soort = dimeer (2 identieke subeenheden)
- Hemoglobine: 2 alfa identieke polypeptideketens EN 2 beta identieke polypeptideketens
2 x een dimeer aan elkaar gezet = α2β2 tetrameer (1 eiwit opgebouwd uit 4 aparte eiwitten)
Opm: niet alle eiwitten hebben een quaternaire struct
4
