Samenvatting Cel II - Biochemie (D012572A)

1ste bachelor in de Biochemi Prof. dr. J.
geneeskunde e Gettemans


CEL II - BIOCHEMIE
OPMERKING: deze samenvatti ng wordt het best bestudeerd, samen met de dia’s zoals
verschaft door prof. dr. J. Gett emans, alsook met zijn cursus en de MCB.

Hoofdstuk I - zwakke krachten en hun rol i.d. biochemie
(MCB 2.1)
1.1 Waterstofbruggen
EN (O) = 3,5
EN (H) = 2,1 ΔEN = 1,4


 0,4 < ΔEN < 1,7: polaire covalente binding
 Asymmetrisch: partiële ladingen heffen elkaar niet op.
⇒ Grotere aantrekking van elektronenpaar door O-atoom in de covalente binding met H-
atoom.
⇒ partieel negatief geladen O-atoom + partieel geladen H-atomen ⇒ polariteit met
dipoolmoment
⇒ oriëntatie watermoleculen: vrije e-paar van O-atoom richt zich naar H-atoom van nabije
watermolecule. = H-brug (geen elektronen gedeeld ⇒ lagere bindingsenergie en grotere
bindingslengte dan O-H)
⇒ dynamisch netwerk van water (⇒ hoge kookpunt)

1.2 Waterstofbruggen tussen functionele groepen (-OH, -NH2, C=O, -
CONH2)

Functionele groepen met een EN karakter ⇒ H-bruggen ⇒ goede oplosbaarheid = hydrofiel

 Molecuul dat waterstof ‘aanneemt’ = waterstofbrugacceptor
 Molecuul dat waterstof ‘aanbiedt’ = waterstofbrugdonor

Sterkte van H-brug: afhankelijk van de oriëntatie van deelnemende moleculen.
 Linair
 Niet-lineair

(Zie vb. p. 9 cursus prof. Gettemans)

1.3 Ionaire binding

ΔEN > 1,7: ionaire binding
⇒ overgang e-paar naar meer EN atoom/molecule.
⇒ ontstaan van : - anion: negatieve ion
- kation: positieve ion
=> Elektrostatische aantrekking tussen kationen en anionen van naburige moleculen
volgens de wet van
Coulomb: 1
Met = Diëlektrische contstante (D)
4 π ε0

(Zie vb. p. 10 cursus prof. Gettemans)

Sterkte van ionaire binding:
 Onafhankelijk van richting
 Bepaald door omgevingsfactoren, m.n. diëlektriciteitsconstante D


1
Samenvatting
biochemie

,1ste bachelor in de Biochemi Prof. dr. J.
geneeskunde e Gettemans
Oplossing ionen:
Partieel negatieve ladingen van O-atomen richten zich naar kationen.
⇒ watermantel
=> vrijkomen hydratatie-energie

1.4 Van der Waals interacties
ΔEN < 0,4: apolaire covalente binding
⇒ transiënte inductie van dipool + zwakke interactie, afh. van afstand
 Te ver: te zwakke kracht
 Te dicht: sterke afstoting
 Optimale afstand: Van der Waalsradius (~ 2 d(covalente binding))
 Geringe energie; toch belangrijk
 Herkenning & binding juiste partners is belangrijk ⇒ complementaire stapeling (cf.
sleutel-slotsysteem)

1.5 Hydrofoob effect

Hydrofobe verbindingen = apolaire verbindingen die niet oplosbaar zijn in water.

Hydrofobe verbinding in water => fixatie van watermoleculen
=> Afname entropie (ΔS)
=> Toenamen Gibbs vrije E (ΔG)
=> Energetisch ongunstig

Meerde hydrofobe verbindingen in water => interactie tussen hydrofobe moleculen
onderling.
=> minder fixatie van water.
=> Energetisch gunstiger.

Voorbeeld: spinnenwebben hebben hydrofobe Van der Waalsinteracties

1.6 De totaalsom

transiënte stabilisatie
= som van individuele bijdragen van alle zwakke interacties in een structuur.
 Voorwaarden: 1) Complementaire oppervlakken
2) Aanwezigheid van groepen die energetisch gunstige interacties kunnen
aangaan.
3) Geen gelijke ladingen tegenover elkaar.
4) Geen ladingen tegenover hydrofobe groepen.




2
Samenvatting
biochemie

,1ste bachelor in de Biochemi Prof. dr. J.
geneeskunde e Gettemans
Hoofdstuk II - lipiden en cellulaire membranen (MCB 10)
2.1 Inleiding
Klassen macromoleculen (in het vet aangeduid komen in dit deel aan bod):
 Eiwitten
 Polynucleotiden
 Suikers
 Vetten (= lipiden)
o Amfipatisch: zowel hydrofobe, als hydrofiele eigenschappen
o Cellulaire energiebron
o Signaalmolecule
o Onderdeel biologische membranen; 3 belangrijkste groepen:
 Fosfolipiden
 Glycolipiden
 Cholesterol

2.2 Fosfolipiden
Algemene structuur van glycerofosfolipiden
 Glycerolruggengraat (propaan-1,2,3-triol)
 Vetzuur(- of acyl)ketens: veresterd op C1 =enDiacylglycerol-3-
C2. =
 Fosfaat: veresterd op C3 fosfaat
Fosfatidyl
 Polaire N-bevattende alcoholgroep: veresterd op de fosfaatgroep




(Zie fig. 2.1 op p. 15 cursus prof. Gettemans)

Acylketens
 onvertakt
 even aantal koolstofatomen (meestal 14-24)
 Meest voorkomend: C16- en C18-ketens
 aantal dubbele bindingen (steeds cis-configuratie!) ook variabel:
 Verzadigde vetzuren: uitsluitend enkelvoudige bindingen
 Onverzadigde vetzuren: minstens 1 dubbele binding

Te kennen acylketens:
 Palmitinezuur: C16, verzadigd
 Stearinezuur: C18, verzadigd
 Oleïnezuur: C18, onverzadigd tussen C9=C10
 Linolinezuur: C18, onverzadigd tussen C9 =C10 en C12=C13
 Arachidonzuur: C20, onverzadigd tussen C5=C6, C8 =C9, C11=C12 en C14=C15




Polaire, N-bevattende alcoholgroep
 Ethanolamine: fosfatidylethanolamine
 Choline: fosfatidylcholine
 Serine: fosfatidylserine
 Inositol: fosfatidylinositol
 Kan bijkomende fosfaatgroepen dragen = polyfosfoïnositiden
3
Samenvatting
biochemie

, 1ste bachelor in de Biochemi Prof. dr. J.
geneeskunde e Gettemans
 reageren met membraangeassocieerde eiwitten
 rol als secundaire boodschappersmodellen .

Lading polaire groep varieert:
 neutraal (fosfatidylcholine, ethanolamine)
 1 negatieve lading (fosfatidylserine, fosfatidylinositol)
 meerdere negatieve ladingen (fosfatidylinositol-4-fosfaat, fosfatidylinositol-4,5-
bisfosfaat, fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfaat, …)

(Zie ook fig. 2.2 op p. 17 cursus prof. Gettemans)

Glycerolfosfolipidenderivaten:
Sfingolipiden Sfingosine:  Ceramide: sfingosine met
gelijkaardig aan een amidegroep op C2.
glycerol, maar op  Sfingomyeline:
2de C-atoom in Fosfocholinegroep
plaats van veresterd met Ceramide
hydroxylgroep, een
aminegroep (NH2).
Difosfatidylglycerol 2 moleculen  Cardiolipine: component
Diacylglycerol-3- van de binnenste
fosfaat zijn mitochondriale
veresterd met een membraan
additionele  transfer van binnenste
glycerolgroep (via naar buitenste
de fosfaatgroep) -- mitochondriale
> 4 vetzuurketens membraan
=> afbraak

Fodfolipide-ether of plasmalogen Het C1-atoom is  Cholineplasmalogen
veretherd met een  ethanolamineplasmaloge
vetzuurketen i.p.v. n
veresterd




Lysofosfolipide De glycerolgroep is  Lysofosfatidylcholine
slechts gebonden  lysofosfatidylethanolamin
op 1 vetzuurketen e
i.p.v 2




Toepassingen en voorbeelden met fosfolipiden:
 Multiple Sclerose: verdwijning van plasmalogen (lipide) uit myeline van zenuwcellen.
 Hartaandoeningen: antilichamen tegen fosfolipiden
 Alzheimer: verhoogde afbraak van fosfolipiden => opstapeling van afvalstoffen in
cellen (=amiloidziekte




4
Samenvatting
biochemie