Week 2: Cel compartimenten en enzymen
Alle eiwitten zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren
4 moleculaire structuren van eiwitten
• Primair (aminozuurvolgorde)
• Secundair (alfahelix, betasheet)
• Tertiair (motieven/domeinen/gehele peptide-keten)
• Quaternair (multimere eiwitten uit identieke of verschillende polypeptideketens
Eiwitvouwing gebeurt deels spontaan (helices en sheets), meestal met behulp van chaperon-
eiwitten
De volgorde van de aminozuren bepaalt de 3D structuur van het uiteindelijke eiwit
In waterig milieu clusteren de apolaire zijketens in een hydrofoob centrum --> zodat ze niet in
contact komen met water
Non-covalente bindingen die bepalend zijn voor eiwitvouwing Hoofdgroepen aminozuren:
• Elektrostatische interacties (+ & -) • Polaire
• Waterstofbrug (delta + & delta -) ○ Geladen
• Van der Waals interactie ▪ Positief
▪ Negatief
De alfa helix ○ Niet geladen
• Vouwt spontaan door de aminozuurvolgorde • Non-polaire (grootste
• Wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen gedeelte)
• Restgroepen van de aminozuren aan de buitenkant van de helix
N-terminus = -NH2 = Amino
De betasheet C-terminus = -COOH = Carboxyl
• Kan parallel of antiparallel zijn Links naar rechts = N --> C
Zwavelbruggen
• Covalente binding in eiwit of tussen verschillende eiwitten --> enige covalente binding in
eiwitten
• Tussen 2 cysteïne --> heeft als enige -SH restgroep?
Enzymen
• Binden selectief aan een substraat (ligand)
• Door veel non-covalente bindingen te vormen kan een eiwit een specifiek ligand binden
○ Elektrostatische interacties
○ Waterstofbruggen --> dit is de meest belangrijke
○ Van der Waals interacties
• Enzymen versnellen het verloop van chemische reacties
○ Enzymen verlagen de activatie-energie, niet de ligging van het evenwicht
• 3 algemenen strategieën van katalyse door enzymen
Er worden zwakke verbinden
zoals waterstofbruggen
gebruikt, omdat het
uiteindelijk ook weer los
moet. Want dit kost minder
energie dan met covalente
bindingen.
• Lysozym: hydrolyse van polysacharideketens
○ Lysozym bindt aan polysacharideketen
○ Na binding wordt de keten gebogen
○ Hierdoor wordt de activatie-energie voor hydrolyse lager
○ Na hydrolyse dissocieert het product van het enzym
Veel voorkomende (de-)activatie mechanismen
• Fosforylatie
○ Protein kinases fosforyleren eiwitten en protein fosfatases defosforyleren eiwitten
De consequentie van fosforylatie kan activerend of deactiverend zijn, afhankelijk
CBI-10306 Pagina 1
, ○ De consequentie van fosforylatie kan activerend of deactiverend zijn, afhankelijk
van het enzym
• GTP of ATP binding
○ GTP bindende eiwitten worden moleculaire schakelaars genoemd: activatie door
een signaal
Motoreiwitten
• Conformatieveranderingen door ATP verbranding veroorzaken beweging
○ Energieverbruik zorgt er voor dat het eiwit steeds dezelfde kant op beweegt
Membranen
• Bestaan voornamelijk uit fosfolipiden --> moleculen met een hydrofiel- en een hydrofoob
einde
○ Een typisch fosfolipide heeft een hydrofiele polaire kop en twee hydrofobe
vetzuurstaarten
• Naast verschillende fosfolipiden bevatten membranen sphingolipiden en sterolen
○ Sphingolipiden: bevatten een sphingosine-groep in plaats van een glycerol groep
○ Sterolen: sterol cholesterol bestaat ook uit een polair en apolair gedeelte
▪ Cholesterol is een van de belangrijkste fosfolipiden
• De meeste membranen zijn unit-membranen
○ Bestaat uit 2 lagen van fosfolipiden die gerangschikt zijn met de hydrofobe staarten Cholesterol wordt
naar elkaar toe en de hydrofiele koppen aan de buitenkant gebruikt om een
○ Zowel de koppen als de staarten verschillen onderling membraan
○ De beide helften van een unit-membraan verschillen in fosfolipiden samenstelling vloeibaar te maken.
▪ Het enzym flippase kan fosfolipiden tussen de beide helften van de
membraandubbellaag uitwisselen
▪ Door selectieve flippase activiteit kunnen beiden zijden van een dubbellaag
een andere samenstelling hebben
▪ Flippases zijn ook belangrijk bij synthese van een membraan, de start vanuit
één helft van de unit-membraan in het ER
• Membraan 'flow': membraantransport
○ De herverdeling van membranen tussen organellen van het biosynthetische
systeem (ER, Golgi-apparaat, vesikels) en de plasmamembraan, of de
vacuoles/lysosomen
• Membranen houden dezelfde oriëntatie tijdens verplaatsing tussen compartimenten
• Membranen bevatten verschillende integrale membraan eiwitten
○ Transporters --> een porie in het membraan
○ Anker eiwitten
○ Receptors
○ Enzymen
• Permeabiliteit van een membraan
Lipiden organiseren zich in micellen en dubbellagen
• Lipiden organiseren zich zo dat de apolaire staarten bij elkaar liggen zonder dat ze in
contact komen met de polaire waterige omgeving
Osmose
• H2O gaat naar het compartiment met de hoogste concentratie suiker/zout/etc
• Dit proces gaat door tot er een evenwicht bereikt wordt
• De concentratie stoffen binnen een cel is onder normale omstandigheden hoger dan
buiten een cel
• Zonder maatregelen zouden cellen knappen, er zijn verschillende oplossingen
CBI-10306 Pagina 2
Alle eiwitten zijn opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren
4 moleculaire structuren van eiwitten
• Primair (aminozuurvolgorde)
• Secundair (alfahelix, betasheet)
• Tertiair (motieven/domeinen/gehele peptide-keten)
• Quaternair (multimere eiwitten uit identieke of verschillende polypeptideketens
Eiwitvouwing gebeurt deels spontaan (helices en sheets), meestal met behulp van chaperon-
eiwitten
De volgorde van de aminozuren bepaalt de 3D structuur van het uiteindelijke eiwit
In waterig milieu clusteren de apolaire zijketens in een hydrofoob centrum --> zodat ze niet in
contact komen met water
Non-covalente bindingen die bepalend zijn voor eiwitvouwing Hoofdgroepen aminozuren:
• Elektrostatische interacties (+ & -) • Polaire
• Waterstofbrug (delta + & delta -) ○ Geladen
• Van der Waals interactie ▪ Positief
▪ Negatief
De alfa helix ○ Niet geladen
• Vouwt spontaan door de aminozuurvolgorde • Non-polaire (grootste
• Wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen gedeelte)
• Restgroepen van de aminozuren aan de buitenkant van de helix
N-terminus = -NH2 = Amino
De betasheet C-terminus = -COOH = Carboxyl
• Kan parallel of antiparallel zijn Links naar rechts = N --> C
Zwavelbruggen
• Covalente binding in eiwit of tussen verschillende eiwitten --> enige covalente binding in
eiwitten
• Tussen 2 cysteïne --> heeft als enige -SH restgroep?
Enzymen
• Binden selectief aan een substraat (ligand)
• Door veel non-covalente bindingen te vormen kan een eiwit een specifiek ligand binden
○ Elektrostatische interacties
○ Waterstofbruggen --> dit is de meest belangrijke
○ Van der Waals interacties
• Enzymen versnellen het verloop van chemische reacties
○ Enzymen verlagen de activatie-energie, niet de ligging van het evenwicht
• 3 algemenen strategieën van katalyse door enzymen
Er worden zwakke verbinden
zoals waterstofbruggen
gebruikt, omdat het
uiteindelijk ook weer los
moet. Want dit kost minder
energie dan met covalente
bindingen.
• Lysozym: hydrolyse van polysacharideketens
○ Lysozym bindt aan polysacharideketen
○ Na binding wordt de keten gebogen
○ Hierdoor wordt de activatie-energie voor hydrolyse lager
○ Na hydrolyse dissocieert het product van het enzym
Veel voorkomende (de-)activatie mechanismen
• Fosforylatie
○ Protein kinases fosforyleren eiwitten en protein fosfatases defosforyleren eiwitten
De consequentie van fosforylatie kan activerend of deactiverend zijn, afhankelijk
CBI-10306 Pagina 1
, ○ De consequentie van fosforylatie kan activerend of deactiverend zijn, afhankelijk
van het enzym
• GTP of ATP binding
○ GTP bindende eiwitten worden moleculaire schakelaars genoemd: activatie door
een signaal
Motoreiwitten
• Conformatieveranderingen door ATP verbranding veroorzaken beweging
○ Energieverbruik zorgt er voor dat het eiwit steeds dezelfde kant op beweegt
Membranen
• Bestaan voornamelijk uit fosfolipiden --> moleculen met een hydrofiel- en een hydrofoob
einde
○ Een typisch fosfolipide heeft een hydrofiele polaire kop en twee hydrofobe
vetzuurstaarten
• Naast verschillende fosfolipiden bevatten membranen sphingolipiden en sterolen
○ Sphingolipiden: bevatten een sphingosine-groep in plaats van een glycerol groep
○ Sterolen: sterol cholesterol bestaat ook uit een polair en apolair gedeelte
▪ Cholesterol is een van de belangrijkste fosfolipiden
• De meeste membranen zijn unit-membranen
○ Bestaat uit 2 lagen van fosfolipiden die gerangschikt zijn met de hydrofobe staarten Cholesterol wordt
naar elkaar toe en de hydrofiele koppen aan de buitenkant gebruikt om een
○ Zowel de koppen als de staarten verschillen onderling membraan
○ De beide helften van een unit-membraan verschillen in fosfolipiden samenstelling vloeibaar te maken.
▪ Het enzym flippase kan fosfolipiden tussen de beide helften van de
membraandubbellaag uitwisselen
▪ Door selectieve flippase activiteit kunnen beiden zijden van een dubbellaag
een andere samenstelling hebben
▪ Flippases zijn ook belangrijk bij synthese van een membraan, de start vanuit
één helft van de unit-membraan in het ER
• Membraan 'flow': membraantransport
○ De herverdeling van membranen tussen organellen van het biosynthetische
systeem (ER, Golgi-apparaat, vesikels) en de plasmamembraan, of de
vacuoles/lysosomen
• Membranen houden dezelfde oriëntatie tijdens verplaatsing tussen compartimenten
• Membranen bevatten verschillende integrale membraan eiwitten
○ Transporters --> een porie in het membraan
○ Anker eiwitten
○ Receptors
○ Enzymen
• Permeabiliteit van een membraan
Lipiden organiseren zich in micellen en dubbellagen
• Lipiden organiseren zich zo dat de apolaire staarten bij elkaar liggen zonder dat ze in
contact komen met de polaire waterige omgeving
Osmose
• H2O gaat naar het compartiment met de hoogste concentratie suiker/zout/etc
• Dit proces gaat door tot er een evenwicht bereikt wordt
• De concentratie stoffen binnen een cel is onder normale omstandigheden hoger dan
buiten een cel
• Zonder maatregelen zouden cellen knappen, er zijn verschillende oplossingen
CBI-10306 Pagina 2
