Metabolisme en voeding
Module 1. Biomoleculen
Koolhydraten (CH2O)n
- Belangrijke functies:
o Metabool
Energiemetabolisme
o Structureel
Skelet planten, insecten en schaaldieren
Ruggengraat RNA en DNA (ribose en desoxyribose)
Glycosaminoglycanen binden zeer veel water en geven vorm aan de
intercellulaire matrix
o Cel-celinteracties
Vertakte oligosachariden die deel uitmaken van membraanglycoproteïnen en
- glycolipiden
o Diverse functies
Bepalen levensduur van een in het bloed circulerend eiwit
Eiwitadressering
Voorkomen van bloedstolling
Moleculair ‘smeren’ van gewrichten
- Mono- en disachariden
o Glycosidebinding: chemische binding tussen twee OH-groepen van een
furanose + pyranose
pyranose + pyranose
o Disachariden: belang in de voeding en spijsvertering
Sucrose (sacharose), lactose en maltose
- Oligosachariden: belang voor de structuur van membranen
o Belangrijk voor cel-celinteracties
- Polysachariden
o Structuurgevende moleculen
Cellulose (in planten)
Celwanden en houtvezels
Chitine (ongewervelde dieren)
Exoskelet/pantser
o Energieopslag
Zetmeel (planten)
D-glucose
Bevat twee componenten:
o Amylose = onvertakt
Vorming glucoseketens via α-1,4-bindingen
Vormt ruimtelijk een losse helix (amylosehelix)
o Amylopectine = vertakt
Vorming glucoseketens via α-1,4-bindingen
Vorming vertakkingen via α-1,6-bindingen
Spijsverteringsenzymen (speekselamylase en pacreatisch amylase)
van de mens hydrolyseren de α-1,4-bindingen
Glycogeen (dieren)
Energiereserve in lever en spieren
Vertakt glycosepolymeer
In centrum een klein eiwit = glycogenine
, Dextranen (bacteriën)
Energiereserve en “schuilhol” van bacteriën in mondholte
- Glycosaminoglycanen
o Bouwstenen zijn afgeleiden van reguliere suikers (carboxylgroepen, amino groepen,
sulfaatgroepen)
o Sterk polair, negatieve ladingen => binden veel water
Negatief door een carboxylgroep of door sulfatering van een amino- of
alcoholgroep
o Repeterende disacharide-eenheid, zeer lange strengen
Waaronder min. één aminosuiker
o Sommige zijn covalent verbonden aan eiwit => proteoglycanen
Spelen een belangrijke rol in de intercellulaire matrix
Hydratatie, structuur, cel-cel-signalling en regeling van groei en
differentiatie
o Functies in de extracellulaire ruimte (bindweefsel, bloedbaan, kraakbeen,
gewrichten)
Voorbeelden:
Hyaluronzuur
o Glucuronzuur + N-acetylglucosamine
o Glasachtig lichaam (oog), navelstreng, gewrichtsvloeistof
(smerend effect)
Verhoogd de viscositeit van deze vochten
o Vormt een onderdeel van een gigantische proteoglycaan in
kraakbeen
Heparine
o Bloedvaatwand (antistolling)
Bindt sterk aan antitrombine III
Voorkomt dus de bloedstolling op plaatsen
anders dan waar de vaatwand beschadigd is
- Complexe suikers van de celmembraan
o Vertakte oligosachariden die covalent verbonden zijn met serine- /threonine- of
asparaginezijketens van glycoproteïnen
o O- en N-gebonden oligosachariden
o Aantal verschillende oligosachariden is enorm door:
een vrij groot aantal chemische bouwstenen
elk suikerresidu kan op verschillende manieren aan een ander suikerresidu
vastzitten
α- en β- ; 1 2, 1 3, 1 4, 1 6
,Lipiden (vetten)
- Bevatten apolaire groepen (hydrofoob)
- Slecht oplosbaar in water, goed oplosbaar in apolaire organische solventen (benzeen, ether
of chloroform)
- Smeltpunt
o Neemt toe met stijgende ketenlengte
o Daalt bij dubbele bindingen
- Onverzadigde vetzuren hebben en lager smeltpunt en zijn vloeibaarder (tabel 1.2)
- Vetzuren
o Even aantal C-atomen
o Verzadigd vs. onverzadigd
o Onvertakt
o Belangrijke metabolieten
- Triglyceriden (= triacyl-glycerolen)
o 3 vetzuren veresterd met de 3 OH-groepen van glycerol
o Belangrijke macronutriënt en belangrijkste energievoorraad
- Membraanlipiden
o Glycerolipiden
2 vetzuren + glycerol + fosfaat + extra groep (choline, ethanolamine, serine,
inositol)
o Sfingolipiden
1 vetzuur + sfingosine + fosfaat + extra groep (choline of suikergroep)
Glycolipiden
Suikergroep i.p.v. fosfaat als polaire kop
Cerebrosiden glucose of galactose
Gangliosiden vertakte oligosachariden die bestaan uit tot zeven
suikers van diverse soorten
o Zoals N-acetylgalactosamine, galactose, siaalzuur en fucose
o Ziekte: gangliosidose
Stapelingsziekte waarbij één specifiek enzym
ontbreekt dat de gangliosiden in de lysosomen moet
afbreken
o Cholesterol
Niet-veresterd in membranen
Veresterd in vetdruppeltjes in bloedbaan (LDL) of in cellen
Intercaleert goed tussen de verzadigde vetzuurstaarten van sfingolipiden
Dit geeft een stijve structuur lipid rafts
Biochemische voorloper van steroïdhormonen (cortisol, aldosteron,
oestrogenen, progesteron en testosteron)
- Cardiolipine (difosfatidylglycerol)
o Komt voor in de binnenste mitochondriale membraan
o Functie: medeverantwoordelijk voor het ontstaan van eiwitsupercomplexen
- Plasmalogenen
o Door peroxisomen geproduceerd
o Een vetzuur-glycerol-esterbinding is vervangen door een alcoholglycerolether
o Functie: cytoprotectieve eigenschappen, vooral in membranen van neuronen
Door te beschermen tegen het effect van zeer lange vetzuurketens
o Tekort peroxisoomziekten (zoals Zellweger-syndroom en X-gebonden
adrenoleukodystrofie)
, - N-arachidonyl-fosfatidyl-ethanolamine (NAPE)
o Endocannabinoïden
o Wordt tijdens de maaltijd door de darm aangemaakt en is een factor die als
verzadigingssignaal door het bloed naar de hersenen reist om daar het hongergevoel
te doen afnemen
- Eicosanoïden (vetzuurafgeleiden)
- Vetoplosbare vitaminen
Aminozuren, peptiden en proteïnen
- Oligopeptiden (2-20 residu’s); polypeptiden (20-100 residu’s); echte eiwitten (>100 residu’s)
- Polaire en apolaire zijketens
o Bepaalde serine- of tyrosinezijketens worden chemisch veranderd
Posttranslationeel modificaties
bv. O-gebonden glycosylering, reversibele eiwitfosforylering/-defosforylering
(gekatalyseerd door specifieke proteïnekinasen en porteïnefosfatasen)
o De amidogroep van asparagine wordt in sommige membraanglycoproteïnen
verbonden met een vertakt oligosacharide (N-gebonden glycosylering)
- Synthese van peptiden is endergonisch
o Energie geleverd in de vorm van ATP
- Primaire structuur: covalente bindingen binnen de ketting
o Bepaalt de eigenschappen van het eiwit
o Bepaalt hoe het eiwit zich gaat opvouwen
- Secundaire, tertiaire structuur: niet covalente bindingen (H-bruggen, ion-ion, ion-dipool)
binnen de ketting
o Secundiar: α-helix, β-sheet
o Tertiair: totale 3D vouwing
- Quaternaire structuur: niet covalente bindingen tussen kettingen van afzonderlijke eiwitten
- Theoretisch 20 mogelijkheden per bouwsteen
- Hoe groter de sequentiehomologie => hoe groter het functionele belang
- Orthologen: hetzelfde type eiwit in twee verschillende soorten die afstammen van één
gemeenschappelijke voorouder
o Hoe belangrijker een aminozuurresidue in een eiwit, des te kleiner de kans op
verandering door evolutie
- Paralogen: reeksen (van 2 tot zeer veel) eiwitten met onderlinge homologie =
eiwitfamilieleden
o Oorsprong: genduplicatie binnen één genoom
o Uitsluiten dat het gaat om transcriptvarianten (= alternatief gebruik één gen) of om
polymorfismen (alternatieve gecodeerde inhoud van één gen => allelen)
Basen, nucleosiden, nucleotiden en nucleïnezuren
- Oligonucleotiden (2-20 residu’s), polynucleotiden (20-100), nucleïnezuren (>100)
- De aminozuren zijn chemische voorlopers van de basen van DNA en RNA
- Centrale dogma van de moleculaire biologie
o Herhaaldelijk aangepast bv.:
Retrovirussen gebruiken de omgekeerde transcriptie (reverse transcription),
waarin RNA wordt afgeschreven tot cDNA
Prionen (gekkekoeienziekte, Creutzfelt-Jacob) zijn eiwitten die zichzelf lijken
te kopiëren zonder tussenkomst van RNA of DNA
