Biochemie blok 2 COURSE 5BM
Les 1: structuur van een aminozuur
Eiwitten hebben veel verschillende zeer specifieke functies. Eiwitten zijn uit verschillende
aminozuren samengesteld, met verschillende vormen en chemische stof eigendommen
Basisstructuur van aminozuren:
• De Ca heeft een aminogroep
gebonden, een
carbonzuurgroep, een R-groep
en een H
• Aminozuurglycine: de R-groep
is een H
• De R-substituent varieert
- Verantwoordelijk voor de
variëteit in structuur
(we moeten structuur en afk./naam/letter kennen van eiwitten)
Organische nomenclatuur: begin vanaf het ene uiteinde
Biochemische aanduiding: begin met α-koolstof en ga naar beneden in de R-groep
HIS-tag wordt getransleerd in 6x his aminozuur, deze wordt later afgeknipt
Aminozuren kunnen zowel als zuren of basen werken
Aminogroepen en carboxylgroepen kunnen doneren en accepteren van protonen
→ Functioneren als zwakke zuren en basen (vergeleken met bijv. azijnzuur) zuur base
• Bij lage pH protoneren alle groepen volledig
• Bij hoge pH doneren alle groepen hun protonen
• Bij neutrale pH vormen ze dipolaire zwitterionen → geen netto lading = pI
Zwitterion: bevat zowel een positieve als negatieve groep
In een zure omgeving zijn alle groepen in "zure vorm": R-NH3+ en R- COOH
In een base omgeving zijn alle groepen in ‘’basische vorm": R-NH2 en R-COO-
Voor buffer werkt pK1: ph 2,34 goed. Hierbij kan het 50% van de protonen afstaan
en 50% van de protonen behouden (aminogroep): R-COOH → R-COO- + H +
Een pK1 waarde zegt iets over de COOH (carboxyl) groep
Hetzelfde geldt voor pK2 voor base, pH: 9,6 (aangegeven in blauw). De pH waarbij
50% van de NH2-groepen geprotoneerd zijn:
pKa: zure dissociatieconstante; PH waarde; hoe lager de pKa, des te sterker de
neiging om een proton te dissociëren: R-NH3+ → R-NH2 + H+
zit je boven pI (isoelektrisch punt) ga je naar negatieve vorm, zit je pH onder pI dan ga je naar
positieve vorm
Zwitterions overheersen bij pH-waarden tussen de pKa-waarden van de amino- en carboxylgroepen
• Voor aminozuren zonder ioniseerbare zijketens, het iso-elektrische punt (pI) is
• Hier geldt: nettolading = nul, het aminozuur is dan het minst oplosbaar in water en
het migreert niet in elektrisch veld
Voor zure aminozuren gebruik je pI = (pK2 + pKr) / 2 en basisch aminozuur pI= (pK1 + pKr) / 2
,Les 2: voorbeeld van verschillende vormen (zuur en base) !dit kunnen tekenen!
Hoe kun je isoelektrisch punt berekenen wanneer zijgroep ioniseerbaar is?
• Identificeer soorten met een netto nullading
• Identificeer de pKa-waarde die de zuursterkte van dit zwitterion bepaalt
• Identificeer de pKa-waarde die de basissterkte van dit zwitterion definieert
• Neem het gemiddelde van deze twee pKa-waarden
Alternatieve verklaring: Het gemiddelde van de pK-waarden van de residuen die de
dezelfde lading (beide positief of beide negatief)
lading en iso-elektrisch punt van polypeptide keten
• Op basis van de pK van elke betrokken groep kunnen we de lading voorspellen bij een bepaalde pH
• Bepaling van de pI van een polypeptideketen is meer gecompliceerd→ vinden in een database
Oplosbaarheid van eiwit verhogen door pH niet bij een pI laten liggen.
Vorming van polypeptiden: Peptiden zijn kleine condensatieproducten van aminozuren
Het benoemen van peptides: (begin bij N-amino-terminus)
Met volledige aminozuurnamen -
Serylglycyltyrosylalanylleucine
Met behulp van de drieletterige codeafkorting - Ser-Gly-
Tyr-Ala-Leu
Voor langere peptiden (zoals eiwitten) kan de eenletterige
code worden gebruikt – SGYAL
Gunstige niet-covalente interacties in eiwitten=
(niet-covalente interacties (delen niet een elektronenpaar), wel-covalent (gedeeld elektronenpaar) =
zwavelbruggen (sterkst). Deze komen later aan bod)
Hydrofobe interacties
- Complex fenomeen geassocieerd met de ordening van water
moleculen rond niet-polaire stoffen
, Waterstofbruggen
- Interactie van N-H en C = O van de peptidebinding leidt tot lokale regelmatige
structuren zoals α-helixen en β-sheets
Van der Waals-interacties (London-dispersie)
- Een zwakke aantrekkingskracht op middellange
afstand tussen alle atomen die bijdraagt bij de
stabiliteit in het inwendige van het eiwit
Elektrostatische interacties/ionbindingen
- Sterke lange interacties tussen permanent
geladen groepen, of tussen het ion en een
permanente dipool, of tussen dipolen
- Zoutbruggen, in het bijzonder sterk in de
hydrofobe omgeving (midden),
stabiliseert het eiwit
SECUNDAIRE STRUCTUUR:
Buiging van peptide keten (alleen maar H-bruggen)
De zes atomen rond de peptidebinding liggen in één vlak
De Ca’s zijn de ‘scharnieren’
f (phi): hoek rond de α-
koolstof-amidestikstofbinding
y (psi): hoek rond de α-
koolstof - carboxyl-
koolstofbinding
• Sommige f- en y-combinaties zijn erg ongunstig vanwege sterische verdringing van ‘backbone’
atomen met andere atomen in de ‘backbone’ of zijketens
• Sommige f- en y-combinaties zijn gunstiger vanwege de kans op vorming
gunstige H-bindende-interacties langs de ‘backbone’
Een Ramachandran plot toont de verdeling van f en y tweevlakshoeken die
worden gevonden in een eiwit
Secundaire structuur verwijst naar een lokale ruimtelijke ordening van de
polypeptideskelet. Twee reguliere arrangementen:
De α-helix - gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen dichtbij residuen
Het β-sheet - gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen aangrenzende
segmenten die mogelijk niet in de buurt zijn.
Les 1: structuur van een aminozuur
Eiwitten hebben veel verschillende zeer specifieke functies. Eiwitten zijn uit verschillende
aminozuren samengesteld, met verschillende vormen en chemische stof eigendommen
Basisstructuur van aminozuren:
• De Ca heeft een aminogroep
gebonden, een
carbonzuurgroep, een R-groep
en een H
• Aminozuurglycine: de R-groep
is een H
• De R-substituent varieert
- Verantwoordelijk voor de
variëteit in structuur
(we moeten structuur en afk./naam/letter kennen van eiwitten)
Organische nomenclatuur: begin vanaf het ene uiteinde
Biochemische aanduiding: begin met α-koolstof en ga naar beneden in de R-groep
HIS-tag wordt getransleerd in 6x his aminozuur, deze wordt later afgeknipt
Aminozuren kunnen zowel als zuren of basen werken
Aminogroepen en carboxylgroepen kunnen doneren en accepteren van protonen
→ Functioneren als zwakke zuren en basen (vergeleken met bijv. azijnzuur) zuur base
• Bij lage pH protoneren alle groepen volledig
• Bij hoge pH doneren alle groepen hun protonen
• Bij neutrale pH vormen ze dipolaire zwitterionen → geen netto lading = pI
Zwitterion: bevat zowel een positieve als negatieve groep
In een zure omgeving zijn alle groepen in "zure vorm": R-NH3+ en R- COOH
In een base omgeving zijn alle groepen in ‘’basische vorm": R-NH2 en R-COO-
Voor buffer werkt pK1: ph 2,34 goed. Hierbij kan het 50% van de protonen afstaan
en 50% van de protonen behouden (aminogroep): R-COOH → R-COO- + H +
Een pK1 waarde zegt iets over de COOH (carboxyl) groep
Hetzelfde geldt voor pK2 voor base, pH: 9,6 (aangegeven in blauw). De pH waarbij
50% van de NH2-groepen geprotoneerd zijn:
pKa: zure dissociatieconstante; PH waarde; hoe lager de pKa, des te sterker de
neiging om een proton te dissociëren: R-NH3+ → R-NH2 + H+
zit je boven pI (isoelektrisch punt) ga je naar negatieve vorm, zit je pH onder pI dan ga je naar
positieve vorm
Zwitterions overheersen bij pH-waarden tussen de pKa-waarden van de amino- en carboxylgroepen
• Voor aminozuren zonder ioniseerbare zijketens, het iso-elektrische punt (pI) is
• Hier geldt: nettolading = nul, het aminozuur is dan het minst oplosbaar in water en
het migreert niet in elektrisch veld
Voor zure aminozuren gebruik je pI = (pK2 + pKr) / 2 en basisch aminozuur pI= (pK1 + pKr) / 2
,Les 2: voorbeeld van verschillende vormen (zuur en base) !dit kunnen tekenen!
Hoe kun je isoelektrisch punt berekenen wanneer zijgroep ioniseerbaar is?
• Identificeer soorten met een netto nullading
• Identificeer de pKa-waarde die de zuursterkte van dit zwitterion bepaalt
• Identificeer de pKa-waarde die de basissterkte van dit zwitterion definieert
• Neem het gemiddelde van deze twee pKa-waarden
Alternatieve verklaring: Het gemiddelde van de pK-waarden van de residuen die de
dezelfde lading (beide positief of beide negatief)
lading en iso-elektrisch punt van polypeptide keten
• Op basis van de pK van elke betrokken groep kunnen we de lading voorspellen bij een bepaalde pH
• Bepaling van de pI van een polypeptideketen is meer gecompliceerd→ vinden in een database
Oplosbaarheid van eiwit verhogen door pH niet bij een pI laten liggen.
Vorming van polypeptiden: Peptiden zijn kleine condensatieproducten van aminozuren
Het benoemen van peptides: (begin bij N-amino-terminus)
Met volledige aminozuurnamen -
Serylglycyltyrosylalanylleucine
Met behulp van de drieletterige codeafkorting - Ser-Gly-
Tyr-Ala-Leu
Voor langere peptiden (zoals eiwitten) kan de eenletterige
code worden gebruikt – SGYAL
Gunstige niet-covalente interacties in eiwitten=
(niet-covalente interacties (delen niet een elektronenpaar), wel-covalent (gedeeld elektronenpaar) =
zwavelbruggen (sterkst). Deze komen later aan bod)
Hydrofobe interacties
- Complex fenomeen geassocieerd met de ordening van water
moleculen rond niet-polaire stoffen
, Waterstofbruggen
- Interactie van N-H en C = O van de peptidebinding leidt tot lokale regelmatige
structuren zoals α-helixen en β-sheets
Van der Waals-interacties (London-dispersie)
- Een zwakke aantrekkingskracht op middellange
afstand tussen alle atomen die bijdraagt bij de
stabiliteit in het inwendige van het eiwit
Elektrostatische interacties/ionbindingen
- Sterke lange interacties tussen permanent
geladen groepen, of tussen het ion en een
permanente dipool, of tussen dipolen
- Zoutbruggen, in het bijzonder sterk in de
hydrofobe omgeving (midden),
stabiliseert het eiwit
SECUNDAIRE STRUCTUUR:
Buiging van peptide keten (alleen maar H-bruggen)
De zes atomen rond de peptidebinding liggen in één vlak
De Ca’s zijn de ‘scharnieren’
f (phi): hoek rond de α-
koolstof-amidestikstofbinding
y (psi): hoek rond de α-
koolstof - carboxyl-
koolstofbinding
• Sommige f- en y-combinaties zijn erg ongunstig vanwege sterische verdringing van ‘backbone’
atomen met andere atomen in de ‘backbone’ of zijketens
• Sommige f- en y-combinaties zijn gunstiger vanwege de kans op vorming
gunstige H-bindende-interacties langs de ‘backbone’
Een Ramachandran plot toont de verdeling van f en y tweevlakshoeken die
worden gevonden in een eiwit
Secundaire structuur verwijst naar een lokale ruimtelijke ordening van de
polypeptideskelet. Twee reguliere arrangementen:
De α-helix - gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen dichtbij residuen
Het β-sheet - gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen aangrenzende
segmenten die mogelijk niet in de buurt zijn.
