Samenvatting Biochemie prof Van Lint
1
, Hoofdstuk 1: Biomoleculen
1. Inleiding
• Persoonlijkheid van biomoleculen wordt bepaald door functionele groep
• 3-dimensionele structuur bepaalt de werking (binding op de receptor)
Vb. R-thalidomide en S-thalidomide zijn op organisch vlak hetzelfde (dez functionele groep)
maar biochemisch gezien niet → S-vorm bindt aan receptor voor groei ledematen ipv zoals R
vorm die bindt aan receptor zodat misselijkheid weggaat → S-vorm – misvormde kinderen
2. Basiseigenschappen van de verschillende aminozuren
Centraal C-atoom (alpha) + carboxylgroep (1) + aminegroep + restgroep
Levende dieren: L vorm uitzondering bepaalde peptiden bij bacteriën D-vorm
a. In welke klassen worden de 20 AZ verdeeld?
▪ p. 6 vanbuiten (enkel pKr kennen)
▪ polair of apolair = hydrofoob of hydrofiel
b. Verband tussen structuur en functie van de 20 AZ
i. Non-polaire AZ, met alifatische R-groepen
❖ Glycine (Gly)
- symmetrisch
- grote conformationele flexibiliteit → kunnen rond 2 bindingen
roteren want H is de restgroep → scharnierfunctie!
❖ Alanine (Ala)
- In vitro mutagenesis = technieck om codon te veranderen van
leucine naar alanine (lijkt dat er een stuk is afgeknipt)
- Alifatisch = geen functionele
❖ Valine (Val)
groep
❖ Leucine (Leu)
- nonpolair en hydrofoob
❖ Isloeucine (Ile)
- zijketens clusteren samen
- Extra asymmetrisch centrum
❖ Methionine (Met)
- Thioether
ii. AZ met aromatische R-groepen
Aromaten R-groepen kunnen licht absorberen → concentratie meten van van
eiwitten in een oplossing ! belangrijk bij geneesmiddelen voor juiste dosering
❖ Phenylalanine (Phe)
- Zeer hydrofoob
- Apolair
- Weinig reactief
❖ Tyrosine (Tyr)
- OH groep dus: intermediair polair, H-bruggen, functionele
groep in enzymen, fosforylatieplaats
❖ Tryptophan (Trp)
- N: intermediair polair
- Zeldzaam
- Structurele studies
2
, iii. AZ met polaire, ongeladen R-groepen
❖ Cysteïne (Cys)
- SH: polair en pKa 8.2
- Gevormd door oxidatie
- Disulfidebruggen in eiwitten → stabiliseert 3D structuur
- Ionisatie SH → S- + H+ genereert sterk nucleofiel zwavel → zeer
reactief → katalytische groep (CoA helpt met afsplitsing H+)
❖ Serine (Ser) en threonine (Thr)
- OH: polair, H-bruggen, fosforylatieplaats
❖ Asparagine (Asn) en glutamine (Gln)
- Amiden (NH2): polair, H-bruggen
❖ Proline (Pro)
- Cyclisch
- Gematigd polair
- Rigide(stijf) vanwege ring
- Neemt deel aan H-bruggen
- Knickvorming ter hoogte van prolines: belangrijk voor bochten in
eiwitten omdat de structuur cis en trans (in andere AZ veel stabieler)
beide even vaak voorkomen. Cis → bocht gemaakt
iv. AZ met positief geladen R-groepen
❖ Arginine (Arg) en Lysine (Lys)
- Lysine heeft een primaire amine
- Arginine heeft een guanidinogroep (2 aminegroepen aan C)
- pKa – 10
❖ Histidine (His)
- Handig in labo, want veelzijdig
- pKa 7 dus bij fysiologische pH 50/50 geladen/ongeladen
→ nucleofiel (acceptor H-brug), elektrofiel (donor H-brug)
- Imidazol
- Amine, teriair, vlak
- Belangrijk voor katalytisch centrum (thyrosine en cysteïne ook)
v. AZ met negatief geladen R-groepen
❖ Asparaginezuur (Asp) en glutaminezuur (Glu)
- Asp pKa 3,65 en Glu pKa 4,25 dus volledig geïonizeerd op pH = 7
→ zeer polair
- Kunnen metalen en kationen cheleren (als een kation wil
binden zal 1 van deze 2 er staan)
3. Basiseigenschappen van suikers
a. Structuur en rol mono- en disachariden
▪ Suikeralchohols zijn reductie producten
▪ Deoxysuikers
▪ Suikeresters
▪ Aminosuikers
▪ Suikerzuren
3
,b. Structuur en rol polysachariden (=polymeer van suikers)
Indeling:
- Homopolysachariden (1 soort monomeer): vertakt of onvertakt
- Heteropolsachariden (2+ soorten monomeren): vertakt of onvertakt
i. Glycogeen en zetmeel
▪ Functie: OPSLAG
▪ Zetmeel (in aardappel): amylose en amylopectine
▪ Granules van zetmeel en glycogeen zijn polymeren van glucose
▪ Levercellen stockeren glycogeen
▪ Knick door alpha 1-4 binding
▪ We willen zo weinig mogelijk glucose in de cel anders wordt het
transport bemoeilijkt → gradiënt behouden door opslag dus
▪ G = glycogenine is een eiwit waarop eerste glucose wordt aangemaakt
▪ Glycogeen kan vertakken door alpha 1-6 binding
▪ Korte ketens met daarop korte ketens → belangrijk voor afbraak want
glycogeenfosforylase (kan enkel knabbelen aan uiteinden) → snelle
glucose productie (vb. voor spierbeweging)
ii. Cellulose en chitine
▪ Structurele homopolysachariden
▪ Zeer lange, lineaire, onvertakte vorm → stevigheid en STRUCTUUR
▪ Chitine ook nog geacyteleerd → sterkte voor exoskeletten
▪ Sterkte komt van H-bruggen in hetzelfde vlak en het vlak eronder
iii. Peptiodglycans
▪ Bevinden zich in de bacteriële celwand voor sterkte en STRUCTUUR
▪ N-acetylmuramie en N-acetylglucosamine wisselen elkaar af
▪ de lineaire polymeren liggen zij aan zij en worden verbonden door
peptiden
▪ De peptide-crosslinks maken de wand zeer sterk en beschermen
bacteriën tegen zwelling en lysis door osmotische intrede van water
4
, ▪ Lysosyme (in traanvocht en in bepaalde bacteriofagen): doodt bacterie
door hydrolyse van de de 2 N-amines. In bacteriofagen of uittrede uit de
cel mogelijk te maken.
▪ Pencilline: remt synthese van crosslinks → bacterie wordt te zwak om
osmotische druk te weerstaan → barst
iv. Glycosaminoglycans (GAGs)
▪ Componenten van de extracellulaire matrix
▪ Basiseenheid die altijd terugkomt in lange ketens
▪ Hele hoge densiteit van negatieve ladingen → afstoten zodat jungle niet
dichtgroeit → poreus en niet te sterke barrière voor voedingstoffen
▪ Polymeren uit herhaalde disacharide subunits
▪ 1 v/d 2 monosachariden is atijd een N-acetylglucosamine of N-
acetylgalactosamine, de andere in de meeste gevallen een uronzuur
▪ Specifieke patronen van gesulfateerde en niet-sulfateerde suiker residus
→ herkenning door proteïne liganden vb. groeifactoren (gaan
groeifactorreceptoren stimuleren en zo signaaltransductiewegen
stimuleren)
▪ Binden met extracell- en membraanproteïnen → proteoglycans
Hyaluronzuur • Werkt als glijmiddel in gewrichten
• Geeft oogbal gelachtige structuur
• Extracellulaire matrix van kraakbeen en
pezen → reden dat zo weerstandig is
• Hyaluronidase (geproduceerd door
bacteriën) splitst bindingen van
hyaluronzuur → bacterie kan weefsel
binnenbreken. Ook belangrijk voor
zaadcel om eicel te doorbreken
Chondroïtinesulfaat • Spansterkte van kraakbeen, pezen,
ligamenten, wand v/d aorta
Dermatansulfaat • Plooibaarheid huid
• In bloedvaten en hartkleppen
Keratansulfaat • Cornea, kraakbeen en been
• Hoorn, haar, hoeven, nagels en klauwen
Heparine • Natuurlijk anticoagulans geproduceerd
door mastcellen, vrijgegeven in bloed
• Remt stolling door binding en
stimulering van antitrombine III
5
,c. Glycoconjugaten
i. Proteoglycans
• Eiwit: functioneel geheel van maken, dus minder belangrijk
• Suiker: grootste deel + belangrijkste functie
• = glycosaminoglycan bevattende macromoleculen van het plasmamembraan
en de extracellulaire matrix
• Belangrijke componenten van bindweefsel
• Extracellulaire matrix niet enkel structureel want naar gelang de
samenstelling hiervan waarin een cel zich bevindt, gaat de cel zich anders
gaan gedragen! Dat ze zelfs differentiëren tot een totaal andere cel → dit
komt door receptoren integrines binden aan fibronectines en in de cel
signaaltransductieeiwitten stimuleert. Naar gelang welke fibronectines
aanwezig zijn, gaan selectief bepaalde integrines gestimuleerd worden en
gaan dan selectief signaleringseiwitten stimuleren en dit gaat genexpressie
beïnvloeden
ii. Glycoproteïnen
Eiwit en suiker (informatierijk) even belangrijk qua functie
Opbouw?
• Koolhydraatgedeelte is verbonden met -OH van Ser of Thr
• 2 soorten: O-linked en N-linked
• In tegenstelling tot proteoglycans zijn de suikers hier wel vertakt
• Suikers zijn complexer dan glycosamineglycans
Rol van suikertakken in glycoproteïnen?
• Bescherming tegen proteolyse (= afbraak van eiwit door proteasen): als er op
peptidebinding een suikertak wordt gezet, kan dit dus niet
• Voor slijmlaag in darmen
• Betrokken in biologische activiteit
• Beïnvloeden intracellulaire reisaspecten van eiwitten: wanneer eiwit
aangekomen is op eindbestemming gaat suikertak eraf en gaat afgebroken
6
, • Embryonale ontwikkeling en differentiatie
• Invloed op de plaats van metastasering van tumorcellen: specifieke plaats id
te wijten aan de interactie tussen glycoproteïnen op membraan kankercel en
receptoren op gastweefsel → ze blijven plakken
iii. Glycolipiden
Gangliosiden:
• Bloedgroepen bepaald door moleculen (glycolipiden) op RBC
A en B hebben genexpressie van extra gen; ze hebben O antigen al gezien
Liposachariden: - belangrijke component van de bacteriële wand
- vetzuurstaarten in membraan
- doelwit van antistoffen
- Immuuncellen gaan liposachariden detecteren gaan stoffen
produceren die afweer tegen bacteriën in gang gaat brengen.
Die stoffen gaan namelijk de bloedvatwand laten relaxeren
omdat er dan meer bloed naar dat gebied (waar bacterie aan
het binnendringen is) wordt gebracht en dus ook meer
immuuncellen → goed
MAAR als er een te grote invasie is van bacteriën is in de
bloedbaan→ fenomeen over heel u lichaam → bloed wordt
aan te lage druk gepompt → organen falen door tekort aan
zuurstof en voeding = toxic schock syndrome
Oorzaak: scepties = binnendringen bacteriën in bloedbaan
d. Lectines
▪ Oligosacharide-lectine interacties medieren vele biologische processen:
Vormt een soort taal waardoor er bepaalde zaken op hun bestemming
worden gebracht
Viraal lectine
Toxine gaat binden aan bepaald glycoproteïnen
Ricine koppelen aan antistoffen die richt tegen bepaalde tumorcellen. Gaat
in de tumorcel en gaat binden aan bepaald glycoproteïne → cel dood
P-selectine: goed, gaat tot expressie komen in cellen die hulp nodig hebben
van lymphocyten in het immuunsysteem
Dierlijk: inflammatie → in de endotheelcellen gaan eiwitten (P-selectines) tot
expressie komen en deze gaan bepaalde glycoproteïnen herkennen vb. op
immuuncellen. Interactie krijgen → immuuncel kan naar inflammatie
4. Basiseigenschappen van vetten
a. Vetzuren
▪ Verzadigd (-ic) of onverzadigd (-eic -enic -onic)
▪ Hoe langer de lengte van de keten → hoe hoger het smeltpunt → want hoe beter ze
door hydrofobe interacties aan elkaar klitten, hoe moeilijker vast naar vloeistof
▪ Smeltpunt ligt lager bij onverzadigde want minder goede ordening → makkelijker
smeltbaar
7
,b. Triglyceriden
▪ Een soort vetzuur
3 vetzuren die door estherbinding verbonden zijn
aan glycerolskelet
Hydrofoob en onoplosbaar in water
Belangrijke bron van metabole energie
Smeltpunt wordt bepaald door de aard van de
vetzuur in de triglyceride
c. Glycerofosfolipiden
▪ een soort vetzuur
▪ behoort tot de fosfolipiden
Structurele rol doordat ze samen kunnen associeren
en een lipidedubbellag kunnen vormen
Phosphatidylinositol: alcholgroep (kopgroep) kan nog
op andere plaatsen op de ring gefosfolyseerd worden
→ afsplitsing fosfaat met suikerring → inositol-1,4,5-
trifosfaat = belangrijke second-messenger → bindt
aan receptor op ER→ vrijstelling Ca2+
d. Sfingolipiden
▪ een soort vetzuur
X
▪ Op basis van X:
- Ceramiden: H eraan
- Sfingomyelines
- Glycosfingolipiden
• Cerebrosiden
• Globosiden
• Gangliosiden
▪ Bloedgroepantigenen zijn gangliosiden
▪ Bepalen bloedgroep waartoe je behoort
e. Sterolen
- Cholesterol perfecte molecule om dubbele lipidelaag
te maken
- Galzouten zijn polaire derivaten van cholesterol
en werken als detergent in de darm
8
,f. Hebben lipiden enkel een structurele rol?
Sommigen werken als krachtige signaalmoleculen:
i. Fosfatidylinositols
▪ Behoort tot de fosfolipiden
▪ IP3 ander voorbeeld is PIP3
ii. Eicosanoïden
▪ Een soort vetzuur
▪ Paracriene hormonen
▪ Betrokken bij het opgang zetten van ontstekingsprocessen en pijnsensatie
▪ NSAIDS (vb. aspirigne)
iii. Steroïden
▪ 4 platte ringen
9
, Hoofdstuk 2: Bioenergetica
1. Welke soorten arbeid moeten wij verrichten?
• Biosynthetische reacties
• Beweging
• Opslag van informatie
• Behouden van onevenwicht met de omgeving (pompen hebben energie nodig)
• Behouden van dynamische steady state
- Vb. hemoglobine is steeds aanwezig doordat constant synthese en afbraak
2. Welke energieomzettingen en moleculaire omzettingen gebeuren er in de cel zodat arbeid
verricht kan worden?
• Levende organismen: chemische brandstoffen of zonlicht
• Metabole energie omzetting: wanorde stijgt, potentiële energie daalt
3. Hoe kunnen we energie tijdelijk opslaan?
▪ In bindingsenergie in aantal kleine geactiveerde carriermoleculen
▪ Oftwel als gemakkelijk transfereerbare groep
▪ Oftwel als hoge-energie-elektronen: bron energie als chemische groepen
▪ Belangrijkste carriermoleculen: ATP en NADH/NADPH
▪ Verwezenlijkt door een gekoppelde reactie: energie-gunstige reactie drijft energie-
ongunstige reactie aan
4. Hoe kunnen ongunstige reacties toch doorgaan?
▪ Ongunstige reactie koppelen met geactiveerde carriermolecule → lage
activeringsenergie
5. Hoe spontane reacties met hoge activeringsenergie sneller laten verlopen?
▪ Verloopt deze reactie snel? Neen
▪ Oplossing? Enzymen: verlagen activeringsenergie → meer moleculen reageren →
sneller
▪ Slechts welbepaalde paden worden aangezet om te komen naar het gewenste
product. Katabolisme of anabolisme
▪ Voordeel enzymen: regelbaar → aanmaak is zuinig en ordelijk
6. Welk soort thermodynamische systeem is een levend organisme?
▪ 3 systemen uit de thermodynamica:
- Geïsoleerd
- Gesloten (warmte uitgwisseld)
- Open systeem (warmte, materie uitgewisseld)
10
