Samenvatting Biochemie
Inhoudsopgave
Voorkennis .............................................................................................................................................. 2
De thema’s van het biochemie deel ........................................................................................................ 2
De thema’s van het biochemie deel van practicum biologische chemie ............................................ 2
Eiwitten bestuderen ............................................................................................................................ 2
Rekenen ................................................................................................................................................... 4
Aminozuren, eiwitvouwing & enzymen .................................................................................................. 5
Vrije energie & niet-covalente interacties .............................................................................................. 8
Voorkenniscollege ................................................................................................................................. 10
Blok 1 Eiwitfunctie op moleculair niveau ............................................................................................ 16
Michaelis-Menten kinetiek.................................................................................................................... 16
Resultaten Michaelis-Menten ........................................................................................................... 18
Lactaat dehydrogenase (LDH) ............................................................................................................... 19
Enzymactiviteit; reactiesnelheden en turnovergetal ........................................................................ 20
Resultaten LDH1 ................................................................................................................................ 21
Dissociatieconstante ......................................................................................................................... 23
Resultaten LDH2 ................................................................................................................................ 24
De standaard vrije energie verandering ............................................................................................ 26
Resultaten LDH3 ................................................................................................................................ 27
Het werkingsmechanisme van LDH ................................................................................................... 30
Resultaten LDH4 ................................................................................................................................ 32
College LDH ....................................................................................................................................... 35
Blok 2 Biochemische analyses .............................................................................................................. 39
Bruinkleuring van Appels; Polyphenoloxidase (PPO) ............................................................................ 39
Polyphenoloxidase (PPO) .................................................................................................................. 39
Polyphenol Oxidase: Characteristics and Mechanisms of Browning Control ................................... 39
Urinezuurmeting (UZ)............................................................................................................................ 42
Resultaten UZ1 .................................................................................................................................. 43
Resultaten UZ2 .................................................................................................................................. 43
Eiwit-eiwit interacties; Immunoprecipitatie (IP) ................................................................................... 44
Resultaten IP...................................................................................................................................... 47
1 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
,Voorkennis
De thema’s van het biochemie deel
De thema’s van het biochemie deel van practicum biologische chemie
Biochemie: werkveld op de grens tussen biologie en chemie.
Biochemici bestuderen bio-organische moleculen: koolwaterstoffen (organisch) die voorkomen in de
levende (bio) natuur zoals suikers, vetzuren en eiwitten.
Suikers: belangrijk als energiebron voor het lichaam, kunnen gekoppeld worden aan andere moleculen
en daarbij een signaalfunctie hebben.
Vetzuren: energiebron voor het lichaam, een belangrijke component van celmembranen.
Eiwitten: veelzijdige functie. Kunnen zichzelf niet repliceren. Worden daarnaast zelden gebruikt als
energiebron omdat suikers en vetten efficiënter zijn.
Eiwitten worden gevormd uit aminozuren die gekoppeld worden op basis van de genetische code in
het mRNA (en indirect dus ook het DNA), dit proces heet translatie.
(Biochemische) technieken om eiwitten te bestuderen zijn o.a.: absorptie en fluorescentie
spectroscopie, elektroforese, immunologie, polarografie en proteomics.
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren die middels peptide bindingen aan
elkaar verbonden zijn in het ribosoom. Eiwitten functioneren echter zelden
als primaire aminozuurketen maar vormen secundaire structuren en
uiteindelijk een driedimensionale structuur. De vorming van de
driedimensionale structuur is allerminst triviaal en er ontbreekt nog veel
kennis over eiwitvouwing. Tijdens het vouwingsproces worden
verschillende gedeeltelijk goed gevouwen intermediëren gevormd. Deze
intermediëren moeten deels weer ontvouwen en deels gestabiliseerd
worden om tot de uiteindelijke juiste structuur te komen. Er zijn andere
eiwitten die assisteren bij de vouwing, deze eiwitten worden chaperone
eiwitten genoemd. Het belang van juiste eiwitvouwing wordt onder andere
aangetoond door ziektes als Alzheimer, Parkinson, en de ziekte van
Huntington, waarbij een foutieve driedimensionale eiwitstructuur aan de
basis ligt.
Vervolgens kunnen de driedimensionale eiwitten ook gemodificeerd
worden met een groot aantal groepen, denk bijvoorbeeld aan de eerder
genoemde suikergroepen of de bekende fosfaatgroepen. Dit staat bekend
als post-translationele modificatie. Post-translationele modificatie speelt
een rol bij de stabiliteit, het transport, de activiteit en afbraak van eiwitten.
De bekendste post-translationele modificaties zijn: ubiquitinering,
fosforylering, glycolysering en lipidering.
Eiwitten bestuderen
Eiwitten zijn zoals eerder vermeld betrokken bij vrijwel alle functies in een cel of organisme, o.a.:
• Belangrijk voor de structuur van cellen en weefsels.
• Dienen ze voor het transport van stoffen door membranen of in de cel.
• Functioneren ze als enzymen in allerlei soorten metabolisme.
• Belangrijk voor zowel signaalperceptie als de signaalverwerking in cellen.
2 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
, • Spelen ze een grote rol bij de afweer tegen bacteriën, schimmels en/of andere
lichaamsvreemde stoffen.
• Betrokken als regulatoreiwitten bij replicatie van DNA en transcriptie van mRNA.
Vier hoofdgroepen eiwitten:
1. Structurele eiwitten (bijv. tubuline, de basiscomponent van microtubuli).
2. Enzymen (bijv. de enzymen van de citroenzuurcyclus, het suikermetabolisme).
3. Transport en mobiliteit (bijv. K+-ion kanalen in het celmembraan).
4. Regulatie (bijv. hormoonreceptoren zoals testosteronreceptoren).
Een veel gebruikte methode om de functie van een eiwit te onderzoeken is gebruik maken van
mutanten. Door naar het fenotype te kijken, in de situatie dat het gen dat voor het eiwit codeert
gemuteerd is, kan achterhaald worden wat de functie van het eiwit in een organisme is.
Daarnaast bestuderen we de functie van een eiwit ook graag in vitro. Hierdoor verminderen we de
complexiteit van ons onderzoeksobject. We verminderen bijvoorbeeld de regulatie van de eiwitfunctie
of het aantal reacties waar het eiwit bij betrokken is. We verdiepen ons als het ware in een stukje van
de functie en/of regulatie van een eiwit. Hiervoor zijn o.a. eiwitscheidingstechnieken van belang.
De driedimensionale structuur van een eiwit kan ons nog meer vertellen over het mechanisme
waarmee het eiwit zijn functie kan vervullen. Op het niveau van de moleculen willen we bijvoorbeeld
weten “welke aminozuren betrokken zijn bij de binding van het substraat in een katalytisch centrum
van het enzym” of “welke conformationele (3D-stuctuur) veranderingen ten grondslag liggen aan de
katalytische functie van het eiwit”. Behalve in individuele eiwitten is men juist ook geïnteresseerd in
de interacties die eiwitten met elkaar aangaan. Hiervoor zijn technieken ontwikkeld om
eiwitcomplexen te kunnen isoleren en karakteriseren.
Omdat eiwitten zo divers zijn en zoveel verschillende functies uitvoeren worden biochemische assays
toegepast in enorm veel werkvelden. Je kunt denken aan de voedingsmiddelenindustrie en de
medische wetenschap maar ook milieukwaliteitsbewaking of wetenschappelijk onderzoek.
3 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
Inhoudsopgave
Voorkennis .............................................................................................................................................. 2
De thema’s van het biochemie deel ........................................................................................................ 2
De thema’s van het biochemie deel van practicum biologische chemie ............................................ 2
Eiwitten bestuderen ............................................................................................................................ 2
Rekenen ................................................................................................................................................... 4
Aminozuren, eiwitvouwing & enzymen .................................................................................................. 5
Vrije energie & niet-covalente interacties .............................................................................................. 8
Voorkenniscollege ................................................................................................................................. 10
Blok 1 Eiwitfunctie op moleculair niveau ............................................................................................ 16
Michaelis-Menten kinetiek.................................................................................................................... 16
Resultaten Michaelis-Menten ........................................................................................................... 18
Lactaat dehydrogenase (LDH) ............................................................................................................... 19
Enzymactiviteit; reactiesnelheden en turnovergetal ........................................................................ 20
Resultaten LDH1 ................................................................................................................................ 21
Dissociatieconstante ......................................................................................................................... 23
Resultaten LDH2 ................................................................................................................................ 24
De standaard vrije energie verandering ............................................................................................ 26
Resultaten LDH3 ................................................................................................................................ 27
Het werkingsmechanisme van LDH ................................................................................................... 30
Resultaten LDH4 ................................................................................................................................ 32
College LDH ....................................................................................................................................... 35
Blok 2 Biochemische analyses .............................................................................................................. 39
Bruinkleuring van Appels; Polyphenoloxidase (PPO) ............................................................................ 39
Polyphenoloxidase (PPO) .................................................................................................................. 39
Polyphenol Oxidase: Characteristics and Mechanisms of Browning Control ................................... 39
Urinezuurmeting (UZ)............................................................................................................................ 42
Resultaten UZ1 .................................................................................................................................. 43
Resultaten UZ2 .................................................................................................................................. 43
Eiwit-eiwit interacties; Immunoprecipitatie (IP) ................................................................................... 44
Resultaten IP...................................................................................................................................... 47
1 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
,Voorkennis
De thema’s van het biochemie deel
De thema’s van het biochemie deel van practicum biologische chemie
Biochemie: werkveld op de grens tussen biologie en chemie.
Biochemici bestuderen bio-organische moleculen: koolwaterstoffen (organisch) die voorkomen in de
levende (bio) natuur zoals suikers, vetzuren en eiwitten.
Suikers: belangrijk als energiebron voor het lichaam, kunnen gekoppeld worden aan andere moleculen
en daarbij een signaalfunctie hebben.
Vetzuren: energiebron voor het lichaam, een belangrijke component van celmembranen.
Eiwitten: veelzijdige functie. Kunnen zichzelf niet repliceren. Worden daarnaast zelden gebruikt als
energiebron omdat suikers en vetten efficiënter zijn.
Eiwitten worden gevormd uit aminozuren die gekoppeld worden op basis van de genetische code in
het mRNA (en indirect dus ook het DNA), dit proces heet translatie.
(Biochemische) technieken om eiwitten te bestuderen zijn o.a.: absorptie en fluorescentie
spectroscopie, elektroforese, immunologie, polarografie en proteomics.
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren die middels peptide bindingen aan
elkaar verbonden zijn in het ribosoom. Eiwitten functioneren echter zelden
als primaire aminozuurketen maar vormen secundaire structuren en
uiteindelijk een driedimensionale structuur. De vorming van de
driedimensionale structuur is allerminst triviaal en er ontbreekt nog veel
kennis over eiwitvouwing. Tijdens het vouwingsproces worden
verschillende gedeeltelijk goed gevouwen intermediëren gevormd. Deze
intermediëren moeten deels weer ontvouwen en deels gestabiliseerd
worden om tot de uiteindelijke juiste structuur te komen. Er zijn andere
eiwitten die assisteren bij de vouwing, deze eiwitten worden chaperone
eiwitten genoemd. Het belang van juiste eiwitvouwing wordt onder andere
aangetoond door ziektes als Alzheimer, Parkinson, en de ziekte van
Huntington, waarbij een foutieve driedimensionale eiwitstructuur aan de
basis ligt.
Vervolgens kunnen de driedimensionale eiwitten ook gemodificeerd
worden met een groot aantal groepen, denk bijvoorbeeld aan de eerder
genoemde suikergroepen of de bekende fosfaatgroepen. Dit staat bekend
als post-translationele modificatie. Post-translationele modificatie speelt
een rol bij de stabiliteit, het transport, de activiteit en afbraak van eiwitten.
De bekendste post-translationele modificaties zijn: ubiquitinering,
fosforylering, glycolysering en lipidering.
Eiwitten bestuderen
Eiwitten zijn zoals eerder vermeld betrokken bij vrijwel alle functies in een cel of organisme, o.a.:
• Belangrijk voor de structuur van cellen en weefsels.
• Dienen ze voor het transport van stoffen door membranen of in de cel.
• Functioneren ze als enzymen in allerlei soorten metabolisme.
• Belangrijk voor zowel signaalperceptie als de signaalverwerking in cellen.
2 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
, • Spelen ze een grote rol bij de afweer tegen bacteriën, schimmels en/of andere
lichaamsvreemde stoffen.
• Betrokken als regulatoreiwitten bij replicatie van DNA en transcriptie van mRNA.
Vier hoofdgroepen eiwitten:
1. Structurele eiwitten (bijv. tubuline, de basiscomponent van microtubuli).
2. Enzymen (bijv. de enzymen van de citroenzuurcyclus, het suikermetabolisme).
3. Transport en mobiliteit (bijv. K+-ion kanalen in het celmembraan).
4. Regulatie (bijv. hormoonreceptoren zoals testosteronreceptoren).
Een veel gebruikte methode om de functie van een eiwit te onderzoeken is gebruik maken van
mutanten. Door naar het fenotype te kijken, in de situatie dat het gen dat voor het eiwit codeert
gemuteerd is, kan achterhaald worden wat de functie van het eiwit in een organisme is.
Daarnaast bestuderen we de functie van een eiwit ook graag in vitro. Hierdoor verminderen we de
complexiteit van ons onderzoeksobject. We verminderen bijvoorbeeld de regulatie van de eiwitfunctie
of het aantal reacties waar het eiwit bij betrokken is. We verdiepen ons als het ware in een stukje van
de functie en/of regulatie van een eiwit. Hiervoor zijn o.a. eiwitscheidingstechnieken van belang.
De driedimensionale structuur van een eiwit kan ons nog meer vertellen over het mechanisme
waarmee het eiwit zijn functie kan vervullen. Op het niveau van de moleculen willen we bijvoorbeeld
weten “welke aminozuren betrokken zijn bij de binding van het substraat in een katalytisch centrum
van het enzym” of “welke conformationele (3D-stuctuur) veranderingen ten grondslag liggen aan de
katalytische functie van het eiwit”. Behalve in individuele eiwitten is men juist ook geïnteresseerd in
de interacties die eiwitten met elkaar aangaan. Hiervoor zijn technieken ontwikkeld om
eiwitcomplexen te kunnen isoleren en karakteriseren.
Omdat eiwitten zo divers zijn en zoveel verschillende functies uitvoeren worden biochemische assays
toegepast in enorm veel werkvelden. Je kunt denken aan de voedingsmiddelenindustrie en de
medische wetenschap maar ook milieukwaliteitsbewaking of wetenschappelijk onderzoek.
3 BIC-10306 Practical Biological Chemistry - Biochemie
